2.4.5.1 Определение необходимой степени очистки

Определяем необходимую степень очистки по формуле:

(2.0)

где n  степень разбавления сточных вод.

2.4.5.2 Определение концентрации вредного вещества в максимально загрязненной струе

Пусть С_в концентрация вредного вещества в реке до сброса, а С_ст  соответственно концентрация вредного вещества в сточных водах. Тогда С_max  концентрации вредного вещества в максимально загрязненной струе, вычисляется по формуле

(2.0)

где n – степень разбавления сточных вод.

2.4.5.3 Проверка допустимой концентрации вредных веществ в сточных водах.

Проверку допустимой концентрации вредного вещества принято проводить для так называемого створа полного перемешивания (где сточные воды полностью перемешиваются с речными), и неполного перемешивания.

Для створа полного перемешивания уравнение материального баланса для загрязняющего вещества будет иметь вид:

C_ПДК  (q+Q)=C_вQ+C_стq, (2.0)

где C_ПДК  предельно допустимая концентрация вредного вещества в створе, C_B  концентрация вредного вещества в речной воде, C_CT  концентрация вредного вещества в сточных водах, q и Q  расход сточных и речных вод соответственно.

Если забор воды в реке примерно равен сбросу, то

C_ПДК  Q=C_в  (Q-q)+C_ст  q (2.0)

Если расход воды в реке много больше сброса (q << Q), то

C_ПДК  Q=C_в  Q+C_ст  q. (2.0)

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в створе определяется ПДК: C_ПДК=ПДК.

Если М_пд  предельно допустимый сброс загрязняющего вещества, то:

М_пд = С_пдк  q, (2.0)

где С_пдк предельно допустимая концентрация вредного вещества в сточной воде.

Из формул (2.21) и (2.22):

М_пд=(ПДК-С_в) Q (2.0)

Если истинная концентрация C_ст > С_пдк , то она является недопустимой.

В створе неполного перемешивания должно выполняться условие:

(2.0)

откуда степень разбавления находится по формуле

. (2.0)

Тогда из формул (2.22) и (2.25):

М_пд=(n(ПДК-С_в)+C_в) q (2.0)

Значение предельно допустимой концентрации по-прежнему находится из выражения (2.22).

2.4.6. Пример расчета необходимой степени очистки сточных вод на локальных очистных сооружениях

Параметры сточных и природных вод.

Сточные воды предприятия:

1. Расход сточных вод, q = 20,001 /с.

2. Концентрация взвешенных веществ, = 200 мг/л.

3. Время протекания воды от места сброса до расчетного створа, t = 0,8 сут.

4. Полная биохимическая потребность сточной воды в кислороде, L_ст = 100 мг/л.

5. Содержание кислоты в сточных водах, С_к = 80 мг-экв/л.

6. Температура сточных вод t=30 С.

7. Содержание вредных веществ, , мг/л:

мышьяк – 0,06, цинк – 2,0,

ртуть – 0,05, фтор – 1,0,

селен – 0,02, аммиак по азоту - 2,0,

свинец – 0,4, кадмий – 0,01,

нитраты по азоту -10, фенол – 0,2,

нефть – 0,07, бензол – 0,2.

Речная вода, куда сбрасываются сточные воды:

1. Расход воды, Q = 36 /с.

2. Коэффициент смешения, J = 0,25.

3. Коэффициент взвешенных веществ до сброса сточных вод, =4 мг/л.

4. Биохимическая потребность в кислороде, L_в или = 2,2 мг/л.

5. Содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса сточных вод, = 8,0 мг/л.

6. рН =7,0.

7. Щелочность – 3,0 мг/л.

8. Максимальная температура в наиболее теплый летний месяц до спуска сточных вод, t_max = 20 C.

9. Содержание вредных веществ, , мг/л:

кадмий - 0,001, бензол – 0,2,

аммиак по азоту – 0,01, ртуть - 0,001,

цинк – 0,05, фтор – 0,5,

нефть – 0,01, нитраты по азоту -2,0.

Предельно допустимая концентрация растворенного кислорода, которая должна быть в расчетном створе после сброса сточных вод, равна L_доп=О_доп=4 мг/л.

Предприятие имеет хозяйственно-питьевую направленность.

Установить:

1. степень разбавления сточных вод в водоеме в заданном створе;

2. необходимую степень очистки сточных вод от взвешенных частиц;

3. необходимую степень очистки от загрязнителей, определяющих БПК с учетом расчетной концентрации кислорода в сточных водах;

4. необходимую степень очистки сточной воды от кислоты;

5. расчет максимальной температуры сточных вод и необходимость мероприятия по снижению уровня теплового загрязнения водоема;

6. степень очистки загрязненных жидкостей от растворенных в них вредных веществ;

7. рассчитать концентрации всех сбрасываемых вредных веществ в максимально загрязненной струе;

8. проверить допустимую концентрацию мышьяка, ртути и свинца в сточных водах в створах полного и неполного перемешивания.

Результаты расчета необходимой степени очистки сточных вод на локальных очистных сооружениях сведем в следующую таблицу:

Таблица 2.8

№	Степень разбавления	Эвзв, %	Эбпк,%	Эбпк,%, содержания растворенного кислорода	Эк,%	Минимально допустимая температура		Эвр, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9

Расчет степени разбавления сточных вод речной водой

По формуле (2.2) найдем:

= =5,5.

Расчёт степени очистки сточных вод от взвешенных веществ произведем по формулам (2.7), (2.8):

=

= 4+5,5·0,25=5,4 мг/л.

Расчёт необходимой степени очистки сточных вод по БПК смеси речной воды и сточных вод выполняется по формуле (2.8) и по таблицам 2.4 и 2.5:

Предельная концентрация:

=15 мг/л

Тогда по формуле (2.9) степень очистки:

=

Определение расчётной концентрации растворённого кислорода сточных вод произведем по формуле (2.10):

=

Необходимая степень очистки по формуле (2.11) составит:

=

Расчет степени очистки сточных вод по изменению рН

Допустимую концентрацию кислоты в сточных водах находим по формуле (2.12):

= (5,5-1)·1=4,5 мг/л

Тогда необходимая степень очистки от кислоты рассчитывается по формуле (2.13):

= .

Расчет температуры сточных вод перед сбросом в водоём найдем по формуле (2.14):

=

t_ст=36,6⁰>30⁰

Если температура сточных вод меньше расчётной, то охлаждение сточных вод перед сбросом их в водоём не требуется.

Расчёт степени очистки сточных вод от вредных веществ. Для расчета разобьем имеющиеся в воде вредные примеси на группы ЛВП.

1. Санитарно-токсикологический ЛПВ

В сточной воде к данному виду относятся: фтор, цинк и бензол.

В речной воде: фтор, цинк и бензол.

Пользуясь табл. 2.6 найдем:

3,066 мг/л

0,78 мг/л

2. Общесанитарный ЛПВ

В сточной воде:

мышьяк

ртуть

селен

свинец

кадмий

аммиак

нитраты (по азоту) .

В речной воде:

кадмий

ртуть

аммиак по азоту

нитраты по азоту

38,2 мг/л

0,505 мг/л

3. Органический ЛПВ

В сточной воде:

нефть

фенол

В речной воде:

нефть

200,7 мг/л

0,1 мг/л

Получим итоговые значения: С_ст=242,3 мг/л

С_в=1,388 мг/л

Определяем необходимую степень очистки по формуле (2.17):

=

Определение концентрации вредного вещества в максимально загрязненной струе проведем по формуле (2.18):

мышьяк: = 0+(0,06-0)/5,5=0,0109;

ртуть: 0,001+(0,05-0,001)/5,5=0,0099;

селен: 0+(0,02-0)/5,5=0,0036

и так далее для всех веществ сброса.

Проверка допустимой концентрации вредных веществ в сточных водах. Произведем расчет для полного перемешивания. По формуле (2. 23) найдем:

Мышьяк:

М_пд=(ПДК-С_в) Q= (0,05-0)36=1,8.

Здесь значение ПДК берется из таблицы соответствующего ЛПВ, так как назначение водоема – хозяйственно-питьевое.

Тогда по формуле (2.22) найдем:

С_пд = М_пд / q=1,8/2=0,9.

Так как С_пд>C_ст, (0,9>0,06), то выброс считается допустимым.

Ртуть:

М_пд= (0,005-0,001)36=0,144

С_пд = М_пд / q=0,144/2=0,07.

С_пд>C_ст, (0,07>0,05) – выбросы допустимы.

Свинец:

М_пд= (0,1-0)36=3,6

С_пд = М_пд / q=3,6/2=1,8.

С_пд>C_ст, (1,8>0,4) – выбросы допустимы.

Полученные данные сведем в табл. 2.8:

Таблица 2.8

Расчет необходимой степени очистки сточных вод

на локальных очистных сооружениях

№	Степень разбавления	Эвзв, %	Эбпк,%	Эбпк,%, содержания растворенного кислорода	Эк,%	Допустимая температура		Эвр, %
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	5,5	97	85	75,7	94	36,5		99