8715

1.3 Расчётная концентрация взвешенных веществ

Для расчета первичных отстойников и определения количества осадка в первичных отстойниках, метантенках, аэробных минерализаторах, а также для расчёта сооружений механического обезвоживания осадка необходимо знать концентрацию взвешенных веществ в бытовых и производственных стоках и общую концентрацию взвешенных веществ общего стока.

В соответствие с таблицей 18 [1] расчетное количество взвешенных веществ на одного жителя составляет 65 г/сут. на одного жителя. Пересчет в мг/л производится:

При наличии в населённом пункте нескольких районов (n) с различной нормой водоотведения и нескольких промпредприятий (k), сбрасывающих производственные стоки в бытовую канализацию, общая концентрация взвешенных веществ смешанного стока будет равна:

где:

С – концентрация взвешенных веществ в г/м3 для районов с различной нормой водоотведения;

С – концентрация взвешенных веществ в г/м3 для каждого предприятия.

Расчетная концентрация взвешенных веществ общего стока с учётом загрязнений иловой водой может быть определена по формуле:

где:

С – расчетная концентрация взвешенных веществ, найденная по формуле (1.3.2).

10

1.4 Расчётная биохимическая потребность в кислороде (БПК)

Биологические очистные сооружения рассчитываются на полную биологическую потребность в кислороде ( БПКполн. ). Для бытовых сточных вод за БПКполн. принимается 20-ти суточная потребность в кислороде – БПК20.

В таблице 18 [1] для бытовых сточных вод приведена норма БПК5 неосветлённой воды, равная 60 г/сут. на 1 человека, а для осветлённой согласно п. 9.2.4.4 [1] допускается определять по выражению:

где:

Э – эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ, %.

Для пересчета БПК5 в БПКполн. используется коэффициент пересчета 1,2 (см. Примечания к таблице 18 [1]).

Поскольку в таблице 18 [1] БПК приводится в г/сут на 1 чел., а расчёт сооружений производится на БПК, выраженное в мг/л (г/м3), то требуется перерасчёт по формуле:

где:

a – норматив БПКполн. в г/сут на 1 чел для осветлённой воды и для неосветлённой;

– среднесуточная норма водоотведения в л/сут. на 1 жителя в райо-

. .

нах населенного пункта.

При наличии в населённом пункте нескольких районов с различной нормой водоотведения БПКполн. общего стока составит:

где:

– БПКполн. в г/м3 для районов с различной нормой водоотведения;– соответственно районам среднесуточные расходы сточных вод, м3/сут.

При наличии в населённом пункте промпредприятий, сбрасывающих производственные стоки в городскую водоотводящую сеть, БПКполн. общего стока составит:

11

По формуле (1.4.4) БПК определяется на два случая – для неосветлённой и осветлённой воды. При определении необходимой степени очистки следует принимать в расчёт БПКполн. неосветлённой воды. При расчёте биологических сооружений (биофильтров, аэротенков) принимается БПКполн. осветлённой воды. Но при расчёте очистных сооружений необходимо учитывать дополнительные загрязнения, поступающие с возвращаемой на очистку иловой водой или из цеха механического обезвоживания осадка или с иловых площадок.

Дополнительные загрязнения от иловой воды можно принимать ориентировочно в размере 10% от БПКполн. поступающей от очистных сооружений осветлённой воды, поэтому:

Аналогично выполняется расчет для неосветленной воды.

2 УСЛОВИЯ ПРИЁМА СТОЧНЫХ ВОД НА КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

На городские канализационные очистные сооружения обычно поступает смесь бытовых и производственных сточных вод. В настоящее время бытовые стоки, не смешанные с производственными, могут поступать на очистку только от небольших населённых пунктов, а также от объектов малой канализации, к которым относятся такие объекты, как коттеджные поселки, оздоровительные комплексы и прочие, размещаемые вне границ городских территорий, обслуживаемых централизованной системой водоотведения.

В связи с возрастающими требованиями по охране водоёмов для обоих случаев проектируются очистные сооружения, включающие как механическую, так и биологическую очистку. Поэтому концентрация некоторых загрязняющих сточную воду веществ, при их приёме на очистные сооружения, строго лимитируется [3].

Смесь бытовых и производственных сточных вод, поступающая на очистные сооружения, должна иметь:

—концентрацию водородных ионов (рН) не менее 6,5 и не более 8,5;

—температуру не ниже +6о и не выше +30о;

12

—общую концентрацию растворённых солей не более 10 г/л;

—биохимическую потребность в кислороде (БПКполн.) не более 500 мг/л при очистке на биофильтрах и аэротенках-вытеснителях и не более 1000 мг/л при очистке на аэротенках-смесителях;

—содержание биогенных элементов должно быть не менее 5 мг/л азота ( ) и 1 мг/л фосфора ( ) на каждые 100мг/л БПКполн.;

—концентрацию вредных веществ в общем стоке бытовых и производственных сточных вод, поступающих на биологическую очистку, не превышающую допустимую для сброса в канализацию.

Некоторые ПДК приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Кроме того, в поступающей на очистные сооружения сточной воде не должно быть нерастворённых масел, смол, мазута и биологически «жёстких» ПАВ.

Если сточная вода, поступающая на очистные сооружения, имеет недопустимую концентрацию вышеуказанных ингредиентов, что связано со сбросом неочищенных производственных стоков, то необходимо устройство локальных очистных сооружений на промпредприятиях.

3 УСЛОВИЯ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЁМЫ

При выпуске сточных вод в водоёмы учитываются ПДК вредных веществ, установленные для водных объектов.

По своему назначению водные источники делятся на два вида водопользования по категориям:

I вид водопользования – хозяйственно-питьевое водоснабжение и культурно-

13

бытовое использование:

1-я категория – водоёмы, используемые для централизованного хозяйственнопитьевого водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий.

2-я категория – водоёмы, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённого пункта.

II вид водопользования – рыбохозяйственные водоёмы:

Высшая и 1-я категория:

а) места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых организмов;

б) водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб.

2-я категория – водоёмы, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод» [4] и СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод [5]. Эти документы устанавливают нормативы качества речной воды в расчетных створах зависимости от категории использования водоёма.

В случае отнесения водоема к условиям хозяйственно-питьевого водоснабжения расчетный створ располагается на 1 км выше по течению ниже расположенного створа забора воды ниже расположенного населенного пункта (см. рисунок 5.1). Для проточных водоемов рыбохозяйственного назначения расчетный (контрольный) створ располагается в 500 м ниже выпуска сточных вод.

ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения – максимальная концентрация вещества в воде, которая при ежедневном поступлении в организм в течение всей жизни не оказывает прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, а также не ухудшает гигиенические условия водопользования [5].

ПДК для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей –

максимальная концентрация вещества в воде, не оказывающая вредного воздействия на популяции рыб [6].

Общие требования к составу воды в водоемах приведены в таблице 3.1.

В таблице 3.2 приведены ПДК некоторых вредных веществ в воде водоемов. Полный перечень приведен в [5, 6].

14

Таблица 3.1 — Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод [5, 6]

Условия сброса сточных вод в водоёмы согласовываются с органами государственного санитарного надзора и рыбоохраны и должны соответствовать значениям нормативно-допустимым сбросов (НДС), лимитируемых веществ в водные объекты, которые определяется с учётом:

—условий смешения и разбавления сточных вод с водой водоёма;

—расположения расчётного створа;

—качества воды в фоновом створе проточного водоема, расположенного выше выпуска сточных вод, анализируемого на основе данных за последние два года;

—анализа данных качественного состава сточных вод за последние два года;

—нормативов качества воды водного объекта применительно к виду водопользования.

4 САМООЧИЩАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОДОЁМОВ

Природные водоемы обладают способностью к самоочищению и фактически являются естественными очистными сооружениями. Однако, интенсификация использования данных водоемов в качестве приемников очищенных, недостаточно очищенных и сточных вод не прошедших очистку вообще приводит к глобальной деградации природных водоемов.

15

Таблица 3.2 — Перечень предельно допустимых концентраций некоторых вредных веществ в воде водоёмов [5, 6], мг/л

Самоочищение водоемов происходит в ходе сложных биохимических процессов, которые происходят в ходе процессов жизнедеятельности фито- и зооорганизмов различной степени организации.

Растворенный в воде кислород расходуется на окисление органических загрязнений, включая жизнедеятельность микроорганизмов, и одновременно пополняется за счет реаэрации в ходе растворения кислорода воздуха в поверхностных слоях воды.

Скорость потребления кислорода на окисление органических и неорганических веществ, включая биологические процессы окисления и разложения, в воде природных водоемов после выпуска сточных вод характеризуется изменением величины БПК. По мере движения воды БПК будет снижаться за счет окисления органических загрязнений с течением времени. Изменение БПК по времени характеризуется следующей зависимостью:

где:

– БПК смеси речной воды со сточной через суток в мг/л;– БПК смеси речной воды со сточной в момент сброса сточных вод в

реку;

16

1 - константа скорости потребления кислорода, зависящая от температуры (см. таблицу 4.1);

– время перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа в сутках.

Процесс потребления кислорода, связанного с окислением органических загрязнений, сопровождается процессами растворения кислорода в воде из воздуха, т.е. реаэрация воды, которая прямо пропорциональна дефициту (недостатку) кислорода в водоеме.

Таблица 4.1 — Значение константы 1

5 СМЕШЕНИЕ СТОЧНЫХ ВОД С ВОДОЙ ВОДОЁМА. КОЭФФИЦИЕНТЫ СМЕШЕНИЯ И РАЗБАВЛЕНИЯ. МЕСТО РАСПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТНОГО СТВОРА

5.1 Коэффициент смешения

При выпуске сточных вод в проточный водоём не происходит полного смешения стоков с речными водами. Фактически в смешении участвует только часть расхода реки. Степень смешения зависит от соотношения расходов речной и сточной воды, от скорости течения реки, её глубины, извилистости, от устройства выпуска и расстояния от места выпуска до расчётного створа (рисунок 5.1).

Коэффициент смешения рекомендуется определять по формуле И.Д. Родзиллера:

где:

– коэффициент смещения на расстоянии ;

– расстояние от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру в м, принимаемого в 1 км до водозабора пункта ближайшего водопользования вниз по течению реки; для рыбохозяйственных водоёмов – в 500 м от места выпуска;

– расход воды в реке, м3/с;

– средний расход сточных вод в м3/с;

– основание натурального логарифма;

17

Рисунок 5.1 – Определение места расположения расчетного створа

– коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов, равный:

где:

– коэффициент извилистости русла реки1, определяемое как отношение длины между двумя пунктами по фарватеру ( ) к длине по прямой ( ′ ), т.е. = / ′ (см. рисунок 5.1);

– коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод, равный для берегового выпуска 1, а для выпуска в фарватер – 1,5;

– коэффициент турбулентной диффузии, м2/с.

Коэффициент турбулентной диффузии определяется:

где:

р – средняя скорость течения воды в реке, м/с;

р – средняя глубина речного потока, м;

– ускорение свободного падения, м/с2;

1Величина приводится в задании на курсовое проектирование или в задании на выполнение ВКР.

18

ш – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемый по таблице М.Ф. Срибного [7] (см. таблицу 5.1 настоящего пособия);

С – коэффициент Шези, м0,5/с.

Коэффициент Шези рекомендуется определять по формуле Н.П. Павловского:

где:

– гидравлический радиус речного потока, м (для летних условий по значению приближается к средней глубине реки р);

Пример определения коэффициента смешения приведен в п.10.2.2 настоящего пособия.

5.2 Коэффициент разбавления

Если коэффициент смешения ( ) показывает, какая часть речной воды смешивается со сточной, то коэффициент разбавления указывает, во сколько

19