sockova_l_m_sirik_v_f_vodnoe_hozy

2. С частичным оборотом производственных сточных вод (рис. 5.3). Целесообразно применять при возможности повторного использования некоторых производственных сточных вод с частичной очисткой или для водоснабжения других цехов.

Рис. 5.3. Раздельная система водоотведения с частичным оборотом производственных вод

3. С полным оборотом производственных и бытовых вод (рис. 5.4). Применяют при нехватке воды для целей водоснабжения.

Рягдомвдодадм * потто*

ЯфПШЙДООДСПКМ!*N

|ДО«И*99А

У08 - кады

Рис. 5.4. Раздельная система водоотведения с полным оборотом производственных и бытовых вод [17]

151

Раздельная система водоотведения бывает полной и неполной. Полная раздельная система водоотведения имеет две закрытые водоотводящие сети, одна - для отведения бытовых и производственных стоков, вторая ~ для отвода дождевых сточных вод.

Неполная раздельная система отличается от полной тем, что дождевые стоки отводятся открытой сетью, то есть уличными лотками, кюветами и канавами. Дождевые сточные воды могут отводиться в водоем как без очистки, так и с очисткой.

Полураздельная система водоотведения имеет две водоотводящие сети - производственно-бытовую и дождевую. В местах пересечения этих сетей устраивают разделительные камеры, назначение которых состоит в том, чтобы сбрасывать в водоем во время сильных дождей избыточную часть стока. Таким образом, в производственно-бытовую сеть через разделительные камеры поступает только наиболее загрязненная часть ливневых сточных вод.

Кроме этих основных систем, в некоторых городах может быть еще одна.

Комбинированная система водоотведения - это такая система, при которой населенный пункт в одной части оборудован общесплавной системой, а в другой - полной раздельной. Такие системы складываются исторически в развивающихся городах.

Сравнительная технико-экономическая и экологическая оценка систем водоотведния

Общесплавная система

Достоинства:

-Меньшая протяженность трубопроводов по сравнению с остальными системами;

-Сброс неочищенных стоков может быть отрегулирован с учетом самоочищающей способности водоема;

-Уменьшение количества сооружений на сети;

162

- Значительно меньше стоимость эксплуатации по сравнению с полной

раздельной системой.

Недостатки:

- Больше диаметры труб, и, как следствие, увеличение капитальных

вложений на строительство сети;

-Высокая стоимость насосных станций и очистных сооружений;

-Сброс в водоемы во время ливней смеси бытовых, дождевых и производственных стоков;

Основные условия применимости:

-при расходах в водном потоке не менее 5 м3/с;

-при малом количестве районных насосных станций;

-при высокой плотности населения;

-при дождях малой интенсивности;

Полная раздельная система

Достоинства:

-Меньшие капитальные вложения по сравнению с общесплавной системой;

-Меньшая стоимость насосных, станций и очистных сооружений по сравнению с общесплавной системой;

-Невозможность поступления производственно-бытовых стоков в водоем.

Недостатки:

-Большая протяженность сети;

-Повышенные эксплуатационные затраты;

-Сброс всех дождевых стоков в водоем.

Основные условия применимости:

-при допустимости сброса всех дождевых стоков в водоем;

-при большом количестве районных насосных станций;

-при дождях высокой интенсивности.

Полураздельная система

Достоинства:

153

-Отсутствие сброса производственно-бытовых и сильно загрязненных дождевых сточных вод в водоем;

-Очистка наиболее загрязненной части дождевого стока.

Недостатки:

- Самая высокая стоимость строительства

Основные условия применимости:

-при малых или непроточных водоемах;

-для районов акваторий, использующихся для отдыха населения;

-при повышенных требованиях к защите водоемов.

Особенностью водоотведения для предприятий является то, что на отдельных из них могут образовываться до 5-10 различных видов стоков, отличающихся по расходу, составу и свойствам загрязнений.

При выборе системы водоотведения необходимо учитывать следующие возможности:

-совместной и раздельной очистки отдельных видов стоков;

-извлечения и повторного использования ценных веществ в стоках;

-повторного использования производственных сточных вод в системе оборотного водоснабжения;

-использования очищенных бытовых и дождевых сточных вод;

-использования производственных вод для орошения сельскохозяйственных культур.

Кроме того, необходимо учитывать мощность водоприемника, качество

воды в нем, вид водопользования и его самоочищающую способность.

Расход воды и количество сшочньрс вод. Среднегодовой расход сточной

154

Значение ßg, представляет собой количество воды, используемой в

единицу времени для различных целей, включая безвозвратное потребление воды и ее потери. Причем безвозвратное водопотребление учитывает расход воды, потребляемой продукцией.

Для получения максимальных (как правило в летний период) и

где QMUH - среднегодовая укрупненная норма, соответствующая расходам в весенний и осенний периоды

Раздельная система водоотведения с полным оборотом всех категорий

сточных вод называется бессточной системой водопользования, или замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия* В зависимости от конкретных условий на предприятиях возможно создание нескольких систем очистки с вариантами объединения различных видов сточных вод.

При очистке и использовании дождевых вод необходимо их усреднять по расходу. Поверхностный сток и бытовые сточные воды в ближайшие годы могут удовлетворить более 50% потребности промышленности в воде. При оцешсе систем водоотведения промышленных предприятий необходимо

учитывать следующие коэффициенты использования воды:

Где qo6 и qcB - расход соответственно оборотной и свежей воды, забираемой из источника,

qo6 + qcB - общее количество расходуемой воды, qc6 - расход сточных вод, сбрасываемых в водоем.

. Коэффициент использования оборотной воды, например, на предприятиях черной и цветной металлургии составляет 0,8.

155

5.2.Вопросы 'Теории процессов загрязнении и самоочищения рек

йводоемов. Моделирование качества воды в водном объекте

При проектировании сбросов сточных вод в реки, озёра и водохранилища применяются разработанные методы расчёта разбавления сточных вод в водотоках и водоёмах [12], основанные на уравнениях баланса загрязняющих веществ и турбулентной диффузии. Расчёты разбавления позволяют наиболее обосновано сделать выбор места сброса сточных вод и выявить требования к их очистке.

Конечный эффект перемешивания консервативных загрязняющих веществ при длительном их поступлении в поток, может быть оценён при использовании уравнения баланса вещества в потоке. Аналогичное уравнение может быть составлено и для концентрации загрязняющего ингредиента в превышении над фоном, т.е. для так называемой приведённой концентрации (Бприв.)

Бприв = 5 - Бе, (5.9)

где: Б - действительная концентрация загрязняющего вещества в какойлибо точке или в сечении потока;

Бе - фоновое загрязнение.

Уравнение баланса консервативного вещества в потоке, имеющем фоновую концентрацию Бе для приведённых величин, записывается в виде

8стдСТ=(де+Ост)х8п, (5.10)

где концентрации Бег и Бп являются приведёнными.

При решении различных вопросов, связанных с загрязнением водотоков и водоёмов, существенной является задача о нахождении расстояния от створа выпуска сточных вод до створа достаточного перемешивания или створа с любой заданной степенью разбавления. Для решения этих задач выполняется расчет турбулентной диффузии, имеющей вид:

156

Здесь: Б - концентрация загрязняющего вещества в воде, г/м3, мг/л или в других единицах;

t - время, с;

И - величина, выражающая гидравлическую крупность взвешенных частиц, м/с;

Ух, Уу, Уг - компоненты скорости течения (м/с) относительно координат х, у, % (м). Ось х направлена по течению потока, ось у - ог

поверхности ко дну, ось 2 - по ширине потока; Д - коэффициент турбулентной диффузии (мг/с)

Д - £ . ( 5.13)

где:

А - коэффициент турбулентного обмена, кг (м.с);

р - плотность воды, кг/м3.

В зависимости от характера потока и особенностей решаемой задачи уравнение турбулентной диффузии записывается с упрощениями, например, для условий установившегося процесса диффузии растворённых веществ в потоках уравнение с достаточным приближением может быть представлено в виде:

157

Уравнение диффузии может быть записано и для случая плоской задачи, т.е. распространения загрязнённых вод в одной какой-либо плоскости, например горизонтальной. Эта задача возщкает, в частности, в том случае, если по вертикали перемешивание в потоке осуществляется очень. быстро, поперечные течения отсутствуют и наблюдают за распространением загрязняющего вещества по ширине потока. Для указанного случая уравнение записывается так:

у * г = - Я * г (5-15)

При расчёте турбулентной диффузии в водоёмах, характеризующихся весьма слабыми и неустойчивыми по направлению течениями, применяется метод, основанный на уравнении турбулентной диффузии в цилиндрических координатах. При его составлении принимается, что источник загрязнения с расходом <3сг находится в центре координат.

где:

r - координата (радиус), выражающая расстояние от источника загрязнения, м;

t - время, с;

ф - угол сектора, в который поступают загрязнённые воды, расход которых Qcr;

Н - глубина водоёма на участке поступления сточных вод, м. Осаждение взвешенных веществ и вторичное загрязнение

Зависимость, позволяющая вычислить осаждение взвешенных частиц, и вторичное загрязнение водных масс за счёт взмыва с поверхности дна осевших загрязняющих веществ приведена в [12]. Она выделена при

158

использовании уравнения турбулентной диффузии, выражения

транспортирующей способности потока, а также уравнения баланса взвешенных частиц:

лРЗнач + РЗби + РЗвертРЗкон ~ 0, (5.17)

где РЗнач и РЗкон - соответственно секундные расходы взвешенных

веществ (наносов) в начальном и конечном створах контрольного участка потока;

РЗбп - суммарный расход наносов всех боковых притоков (сточных

вод, ручьёв и рек на контрольном участке);

РЗверт - результирующее секундное количество наносов, отлагающихся в

Величина РЗ является результирующим вертикальных расходов

наносов, определяющим деформацию русла, т.е. может быть представлена как алгебраическая сумма частных размывов Р1разм и отложений Рготл, в виде

РЗверт = X Раразм + £ Р!отл (5.18)

Распределение мутности по длине потока на основе уравнения баланса взвешенных веществ записываем так:

Ойя + дяВФс = 0, (5.19)

где:

ои В - соответственно расход воды и ширина реки, принимаемые

впределах рассматриваемого участка;

& - изменение по длине потока средней по сечению мутности,

отвечающей содержанию взвешенных частиц на участке

протяжённостью <Ьс\

159

дж - средний на участке вертикальный расход взвешенных веществ, переносимых через единицу поверхности русла ^ (единичный вертикальный расход), вычисляемый по формуле:

где:

Ш - средняя гидравлическая крупность загрязняющих взвешенных

частиц;

Бвзт'г - частная мутность взмыва, образуемая загрязняющими

взвешенными частицами.

Она вычисляется так:

У^ Гг «= — - число Фруда для потока;

N - безразмерный параметр, зависящий от коэффициента Шези (С).

В выражение числа Фруда входят средние значения скорости и

глубины речного потока (V и Н), а также ускорение свободного падения У; Ъ - коэффициент, численное значение которого назначается в

зависимости от коэффициента Шези С. Для равнинных рек коэффициент Шези которых заключён в пределах 20-80,

коэффициент Ь =650, для горных, где 10 < С < 20 Ь=450

160