Расчет допустимого состава сточных вод.

Мероприятия по защите водного бассейна

В основном они связаны с:

· уменьшением или полным прекращением сброса сточных вод, особенно от промпредприятий;

· очисткой до необходимого уровня сбрасываемых сточных вод;

· рациональной организацией стоков и водозаборов.

Очистка сточных вод

Обычно загрязнение происходит механическими (твердыми и жидкими), растворенными и органическими примесями. Соответственно этому подразделяются и способы очистки.

Очистка от твердых частиц производится, например, с помощью:

· процеживания на решетках и волокноуловителях крупных частиц размером до 25 мм;

· отстаивания в песколовках и отстойниках частиц размером до 0,25 мм, которые оседают под действием силы тяжести или всплывают с воздушными пузырьками (аэрируемые песколовки);

· отделения примесей в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов и центрифуг;

· фильтрования на зернистых и пористых материалах и т.д.

Методы отличаются по производительности, степени очистки, размеру улавливаемых частиц, возможности регенерации и т.д.

Очистка от жидких частиц маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется в основном путем:

· отстаивания частиц при всплытии в воде и удаления маслосборным устройством. Отстойники и маслоловушки при этом используются и для осаждения твердых частиц;

· отделения маслопродуктов в поле действия центробежных сил с помощью гидроциклонов;

· очистки флотацией за счет интенсификации всплытия маслопродуктов воздушными пузырьками, к которым прилипают частицы масла;

· фильтрования за счет адсорбции частиц на поверхности фильтра и т.д.

Очистка от растворимых примесей основана на использовании физико-химических процессов. Основными методами являются:

· экстракция — процесс распределения загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Этот метод используется при высоких концентрациях ВВ, представляющих техническую ценность. В обрабатываемую воду вводится экстрагент, образующийся при этом экстракт выделяется, а затем производится восстановление экстрагента и повторное использование его в процессе очистки. Так, для очистки воды от фенола в качестве экстрагента используется бензол, а эффективность извлечения фенола достигает 80...95%.

· сорбция также используется для выделения ценных примесей. В качестве сорбентов используются природные пористые материалы— зола, торф, силикагели, алюмогели, активированные угли. Процесс сорбции обратим, поэтому примеси могут повторно использоваться в производстве.

· нейтрализация предназначена для очистки от кислот, щелочей, а также солей металлов. Для этого используется взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод, нейтрализация реагентами, фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, мел и др.). Этот процесс используется как для очистки, так и для предупреждения коррозии материалов водоотводящих систем и очистных сооружений.

· коагуляция— процесс разрушения коллоидных частиц с последующим образованием из «осколков» более крупных агрегатов (хлопьев). Далее они механически удаляются из стока. В качестве коагулянтов используются соли аммония, железа, магния. Эффективность очистки достигает 90...95%. Из-за образования большого объема хлопьевидного осадка (до 20% от объема воды) этот метод применяется для очистки незначительных стоков. Аналогичен процесс электрокоагуляции, когда разрушение частиц происходит за счет воздействия тока.

· ионообменные методы основаны на обмене между ионами растворенного вещества и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы (ионита). Эти методы позволяют довести состав воды до нормируемых концентраций и выделить из нее металлы в виде относительно чистых и концентрированных солей.

· озонирование— применяется для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов за счет окисления их озоном и перевода в нетоксичные компоненты.

Очистка от органических примесей осуществляется биологическими методами, которые реализуются в естественных и искусственных сооружениях:

· естественные методы включают почвенные методы очистки в фильтрующих колодцы, траншеях, полях и в биологических прудах. Вода фильтруется слоем почвы. Накопленная микробиологическая пленка с органическими примесями окисляется образуя минеральные соединения.

· искусственные сооружения отличаются от естественных принудительной подачей компонентов для интенсификации биологической очистки. Для этого используются биологические фильтры с принудительной подачей воздуха и наличием в качестве фильтровальных материалов шлака, щебня, керамзита, пластмасс и т.п., аэротенки, в которых фильтром является активный ил, а окисление осуществляется сжатым воздухом, окситенки, отличающиеся от аэротенков подачей газообразного кислорода.

В разработку современных технологий и техники защиты водного бассейна внесли значительный вклад следующие специалисты: Аракчеев Е.П., Бернадинер М.Н., Ветошкин А.Г., Волков Э.П., Воробьев О.Г., Воронов Ю.В., Голо-ванчиков А.Б., Гордеев Л.С., Гордин И.В., Гребенюк В.Д., Губанов Л.П., Дытнерский Ю.И., Иоакимис Э.Г., Калицун В.И., Карелин Я.А., Кишневский В.А., Кога-новский A.M., Ксенофонтов Б.С., Ковалева Н.Г., Ковалев В.Г., Кожи-нов В.Ф., Ласков Ю.М., Мазо А.А., Монгайт И.Л., Найденко В.В., Покровский В.П., Пономарев ВТ. Следует отметить особую роль Беличенко Ю.П., Гладкова В.А., Гордеева Л.С., Комиссарова Ю.А. и Кучеренко Д.И. в разработке теории и практики замкнутых и оборотных систем водообеспечения.

Сточные воды. В производстве образуются различные категории сточных вод.

Сточная вода -это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо за­грязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные во­ды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), поверхностные и производственные (ПСВ).

Бытовые сточные воды предприятий образуются при эксплуата­ции на его территории душевых, туалетов, прачечных, столовых. Они содержат примеси, из которых примерно 58%органических веществ и 42%минеральных. Предприятие не отвечает за качество данных сточных вод и направляет их на городские или районные станции очистки.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смыва­ния дождевой, талой, поливочной водой примесей, скапливающихся на терри­тории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы, нефтепродукты, органические и минеральные удобрения. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Расход сточных вод рассчитывают по методу предельной интенсивности в соответствии со СНиП 2.04.03-85."Нормы проектирования, кана­лизация, наружные сети и сооружения".

Производственные сточные воды. Они образуются в резуль­тате использования воды в технологических процессах. Их количество, со­став и концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощно­стью, видами используемых технологических процессов. В технологических процессах источниками сточных вод являются:

1. воды, образующиеся при протекании химических реакций (они за­грязнены исходными веществами и продуктами реакций);

2. воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессе переработки;

3. промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;

4. маточные водные растворы;

5. водные экстракты и абсорбенты;

6. воды охлаждения.

Для обеспечения промышленных предприятий нашей страны ежегодно забирается из естественных источников водоснабжения примерно 100млрд. м³воды, при этом 90%этого количества возвращается обратно в водоемы с раз­личной степенью загрязненности. Около 10%общего водопотребления прихо­дится на машиностроительные предприятия, где воду используют для сле­дующих целей:

1. охлаждение или подогрев исходных материалов и продукции, дета­лей и узлов технологического оборудования;

2. приготовление различных технологических растворов;

3. промывку, обогащение и очистку исходных материалов или про­дукции;

4. хозяйственно-бытовое обслуживание

Расчет допустимого состава сточных вод.

Определение допустимого состава сточных вод проводят в зависимости от преобладающего вида примесей и с учетом характеристик водоема, в который сбрасываются сточные воды.

Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации взвешенных веществ.

где - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод; ПДК^взв -предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в во­доеме

n - кратность разбавления.

Расчет допустимого состава сточных вод по концентрации растворенных вредных веществ.

Допустимую концентрацию каждого из растворенных вредных веществ в очищенных сточных водах определяют по формуле:

где - концентрация i-го вещества в воде водоема до сброса сточных вод;

-максимально допустимая концентрация того вещества с учетом макcимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе ЛПВ, вычисленная по формуле:

Расчет кратности разбавления сточных вод в водоемах.

Разбавление сточных вод -это процесс уменьшения концентрации примесей в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления "А".

Для водоемов с направленным течением кратность разбавления опре­деляют по формуле:

m = (mQ_в + Q_v)/Q_v,

где Q_v -объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем с объемным расходом водыQ_в;

m -коэффициент смешения, показывающий какая часть расхода воды в водоеме участвует в смешении.

Коэффициент смешения определяют по формуле:

где k = - коэффициент, характеризующий гидравлические ус­ловия смешения;

y -коэффициент, характеризующий место расположения выпуска сточных вод (для берегового выпуска y = 1,для выпуска в сечение руслаy = 1,5);

j= L/Ln-коэффициент извилистости русла;

L -длина русла от сечения выпуска до расчетного створа;

Ln -расстояние между этими же параллельными сечениями в но­рмальном направлении;

D_Т -коэффициент турбулентной диффузии, определяемый по формуле Караушева:

D_T = gHw_x/Mc_ш,

где g -ускорение силы тяжести;

Н -средняя глубина русла по длине смешения;

w_x -средняя по сечению русла скорость течения реки на удаленииLот места выпуска сточных вод;

С_ш - 40...44м^0,5/с -коэффициент Шези;

М -функция коэффициента Шези, для воды М=22,3 м^0,5/с.