Определение степени очистки сточных вод
Определение необходимой степени очистки сточных вод проводят в зависимости от преобладающего состава загрязнений при известной кратности разбавления (смешение сточной воды).
Для того, чтобы определить требуемую степень очистки сточных вод, спускаемых в водоем, надо знать содержание взвешенных веществ, потребление растворенного кислорода, допустимую величину БПК смеси речных и сточных вод, изменение величины активной реакции водоема, окраску, запах, вкус, солевой состав и температуру, а также предельно допустимую концентрацию токсических и других вредных веществ.
Правильный учет самоочищающей способности водоема позволяет экономично и обоснованно спроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до требуемой степени очистки.
Расчет степени очистки сточных вод по концентрации взвешенных веществ
Необходимую степень очистки сточных вод по взвешенным веществам перед сбросом их в водоем можно определить по соотношению:
С0взв≤ Сввзв + Сдопвзв, (3.1)
где Сввзв – концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса веществ в водоемах,, г/м3 (мг/л);
Сдопвзв – предельно допустимая концентрация (ПДК) взвешенных веществ в водоемах, г/м3.
Степень очистки сточных вод от взвешенных веществ:
, (3.2)
где Сствзв – концентрация взвешенных веществ в исходных сточных водах, г/м3.
Расчет степени очистки сточных вод по концентрации вредных веществ
Концентрацию каждого из растворенных вредных веществ в очищенных водах определяют по формуле:
С0i ≤ n(Cmi - Cni) + Cni, (3.3)
где Cni – концентрация вещества до сброса сточных вод;
Cmi – максимально допустимая концентрация того же вещества, вычисленная по нижеприведенной формуле с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе лимитирующего показателя (ЛПВ):
Cmi = Cдоп (1 - ∑ 
) (3.4)
Эффективность очистки сточных вод:
Э = 1 - 
(3.5)
Следует отметить, что Сдопi – допустимые по нормативам увеличения содержания вредных веществ в воде водоема после спуска сточных вод – определяются перечнем ПДК.
Расчет очистки сточных вод по биологической потребности в кислороде (БПК) смеси воды водоема и сточных вод
При распространении сточных вод в водоеме уменьшение концентрации органических примесей, выражающееся в БПК, происходит вследствие процессов разбавления и самоочищения. При этом скорость изменения БПК пропорциональна количеству кислорода, необходимого для биохимического окисления органических примесей. Интенсивность процесса биохимического потребления кислорода определяют по формуле:
Lτ = L0*10-k1*т, (3.6)
где Lτ – БПК смеси воды водоема и сточных вод через сутки после сброса сточной воды в водоем, г/м3;
L0 – БПК этой же смеси в момент выпуска сточной воды в водоем, г/м3;
k1 – постоянная биохимического потребления кислорода, сутки-1 (табл. 3.1)
БПК смеси воды водоема и сточных вод в расчетном створе определяют по формуле:
, (3.7)
где Lдоп– предельно допустимые значения БПК смеси сточных вод и воды водоема;
Lв – БПК воды водоема до сброса сточных вод;
k1 – постоянная биохимического потребления кислорода водой водоема (принимают k1 = 0,0005 или k1 = 0);
τ – время протекания сточной воды от места выпуска до расчетного створа, сут.
Таблица 3.1
| Температура | |||||||
| k1, сут-1 | 0,04 | 0,05 | 0,063 | 0,08 | 0,1 | 0,126 | 0,158 |
Эффективность очистки сточных вод находят по формуле:
Э. (3.8)
.
Контрольные вопросы для самопроверки:
1.Использование воды в промышленности.
2. Краткая характеристика процесса водоподготовки.
3. Показатели качества воды.
4. Создание замкнутых водооборотных систем.
5. Краткая характеристика основных методов очистки воды
6. Загрязнение окружающей среды при авариях.
Задачи:
1. Определить необходимую степень очистки сточных вод, если в расчетном створе водопотребления кратность разбавления а=20. Сточная вода имеет параметры Сствзв = 0,25 кг/м3; L= 0,3 кг/м3. Вода водоема в расчетном створе выпуска имеет параметры: С0взв = 0,015 кг/м3; L0 = 0,0015 кг/м3; t0 = 15 ˚C. Время движения воды от места выпуска до расчетного створа τ = 0,25 суток. Участок водоема в расчетном створе предназначен для рыбохозяйственных целей, поэтому параметры воды должны отвечать таким требованиям: Сствзв = 0,00075 кг/м3; Lдоп= 0,002 кг/м3.
2. В реку с расчетным расходом воды Qn = 160 м3/с сбрасывают через русловой сосредоточенный выпуск сточные воды с расходом Q0 = 0,6 м3/с. Средние ширина и глубина реки составляют соответственно В = 80 м., Н = 4 м. На пути смешения сточных вод русло реки имеет три участка с такими стоками длинами и радиусами кривизны: L1 = 170 м; R1 = 650 м; L2 = 220 м; R2 = 800 м; L3 = 480 м; R3 = 1100 м. Найти кратность разбавления сточных вод на расстоянии 500 м. от места выпуска (вариант 1-20, приложение 2).
3.Определить допустимую концентрацию взвешенных веществ в сточных водах, сбрасываемых в черте города. Исходные данные: объем сточных вод Qсв = 0,6 м3/с; расходы в реке Q0 = 30 м3/c; концентрация взвешенных веществ в речной воде C0 = 8 мг/л, средняя скорость течения реки на участке смешения Wср = 0,65 м/с; средняя глубина реки на том участке hср = 1,5 м; расстояние до створа полного смешения L = 3,5 м.
4.Определить допустимую концентрацию загрязнения сточных вод для водоема. Исходные данные: объем сбрасываемых сточных вод Qсв= 0,5 м3/с; расход воды в реке QВ = 10 м3/с; содержание кислорода в воде Ср = 8 г/м3 и Смин = 5 г/м3 соответственно до и после смешения; полное потребление кислорода речной водой Q0 = 1,8 г/м3; коэффициент смешения а = 0,3.
5. Определить степень загрязнения сточных вод фенолом при расходе воды в реке Qв = 15 м3/с; объем сбрасываемых вод Qсв = 0,5 м3/с; концентрация фенола в речной воде до смешения Cв = 0,01; Спдкф = 0,001 г/м3; коэффициент смешения а = 0,3.
6.Определить необходимую степень очистки сточных вод гальванического участка с содержанием в своем составе примесей свинца ССТPb = 0,0017 кг/м3; мышьяка ССТAs = 0,0008 кг/м3; никеля ССТNi= 0,0048 кг/м3 . Кратность разбавления сточных вод в расчетном пункте водопотребления n = 45. Участок водоема в расчетном створе водопользования используется для хозяйственно-питьевого водоснабжения. СВPb = 0,00004 мг/м3; СВAs = 0; СВNi = 0,000085 кг/м3; СдопPb = 0,0001 кг/м3; СдопPb = 0,00005 кг/м3 и СдопNi = 0,0001 кг/м3.
7. Какое рН следует ожидать в дождевой воде, находящейся в равновесии с атмосферным воздухом, содержащим в качестве примесей лишь диоксид углерода в количестве 0,035%(об.)?
8. На сколько единиц рН оно может измениться при прогнозируемом увеличении содержания СО2 в атмосферно воздухе в два раза? Принять температуру воздуха равной 298 К, давление – 101,3 кПа, парциальное давление паров воды – 3,12∙10-3 атм.
9. Какое значение рН следует ожидать у дождевой воды, находящейся в равновесии с атмосферным воздухом, содержащим 0,035% (об.) диоксида углерода, 1 млрд-1 диоксида серы и 1 млрд-1 аммиака? Температура воздуха равна 298 К, давление – 101,3 кПа, парциальное давление паров воды принять равным 3,16 кПа. Какой вклад (%) вносят эти примеси в процесс закисления воды?
10. Одним из способов доведения концентрации загрязнителя в сточной воде до ПДК является разбавление ее чистой водой. В нашей стране этот метод используется на малотоннажных и старых, не имеющих очистных сооружений предприятиях. Рассчитайте, сколько чистой воды необходимо добавить к 10 м3 сточной, представляющей собой 1*10-3 М раствор сульфата алюминия, если ПДК этой соли 9.2*10-5 моль/л.
11. Весной 1990 г. в г. Уфе произошла экологическая катастрофа. Производственные отходы, в том числе фенол Уфимского ПО «Химпром» были смыты ливневыми стоками в реку и попали в водозабор. При хлорировании питьевой воды из содержащихся в них веществ образовались диоксины. Так, даже на 22-ой день после начала событий концентрация 2,3,7,8 – тетрахлордибензо-пара-диоксина в воде составила 2.48*10-11 М. Рассчитайте, во сколько раз эта величина превосходит допускаемый уровень содержания диоксина в питьевой воде, если он составляет 7.3*10-14 г/л. Хлор может использоваться для очистки сточных вод от фенола. В водных растворах, содержащих фенол и хлор, идут сложные окислительно-восстановительные процессы и образуется смесь продуктов. В одной из реакций хлорноватистой кислоты с фенолом образуется СО2, HCl и вещество А: Cl2 + Н2О → HCl + HClО,
С6Н5ОН + 7 HClО → А + 2 СО2 + 7 HCl
(стехиометрический коэффициент перед А равен 1).
При взаимодействии этого вещества массой 3.54 г с раствором гидроксида
натрия массой 50 г (массовая доля щелочи 0.048) образуется средняя соль.
Определите химическое строение вещества А.
12. Определить кратность разбавления сточных вод с расчетным пунктом водопотребления, расположенным от места выпуска сточных вод на расстоянии L = 500 м ниже по течению. В реке предусмотрен русловой сосредоточенный выпуск сточных вод с максимальным расходом Q0 = 0,4 м3/с.
Минимальный ежемесячный расход реки (95%-ной обеспеченности) QВ = 120 м3/с; средняя скорость потока Wn = 0,35 м/с; средняя глубина H = 3 м. Коэффициент Шези Cш = 42 (1/м*с)
(вариант 1-25, приложение 1).
13. Найти кратность разбавления сточных вод для глубинного сосредоточенного выпуска сточных вод в проточное озеро, если скорость течения воды в озеро W0 = 0,02 м/с; средняя глубина в месте выпуска Н = 30 м; расчетный расход сточных вод Q0 = 0,32 м2/с. Расчетный створ водопользования расположен на расстоянии L = 50 м.
14. Найти кратность разбавления сточных вод для глубинного сосредоточенного выпуска сточных вод в проточное озеро, если скорость течения воды в озеро W0 = 0,02 м/с; средняя глубина в месте выпуска Н = 30 м; расчетный расход сточных вод Q0 = 0,32 м2/с. Расчетный створ водопользования расположен на расстоянии L = 50 м.