belov_s_v_red_bezopasnost_zhiznedeyatelnosti

292

Продолжение табл. 10.3

Состав загрязнений сточных вод других видов производств определяется в основном исходными материалами и видами технологических процессов, в которых используется вода. Например, сточные воды целлюлозно-бумажных предприятий содержат в основном органические вещества, кислоты, щелочи и их соли. Сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий характеризуются большим содержанием нефтепродуктов и других видов органических веществ, включая трудноразлагаемые органические составляющие и т. п.

Бытовые сточные воды, образующиеся в раковинах, санитарных узлах, душевых и т. п., содержат крупные примеси (остатки пищи, тряпки, песок, фекалии и т. п.); примеси органического и минерального происхождения в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях; различные, в том числе болезнетворные бактерии. Концентрация указанных примесей в бытовых сточных водах зависит от степени их разбавления водопроводной водой.

293

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевыми, снеговыми и поливочными водами загрязнений, имеющихся на поверхности грунтов, на крышах и стенах зданий и т. п. Основными примесями поверхностных сточных вод являются механические частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки, пыль, сажа) и нефтепродукты (масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств).

При выборе схемы станции очистки и технологического оборудования необходимо знать расход сточных вод и концентрацию содержащихся в них примесей, а также допустимый состав сточных вод, сбрасываемых в водоемы. Допустимый состав сточных вод рассчитывают с учетом «Правил охраны поверхностных вод». Эти правила предназначены для предупреждения избыточного загрязнения сточными водами водных объектов. Правила устанавливают нормы на ПДК веществ, состав и свойства воды водоемов.

Расчет допустимой концентрации примесей в сточных водах, сбрасываемых в водоемы, проводят в зависимости от преобладающего вида примесей сточных вод и характеристик водоема.

При преобладающем содержании взвешенных веществ их допустимая концентрация в очищенных сточных водах

Со < св + «ПДК,

где св — концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м3; п — кратность разбавления сточных вод в воде водоема, характеризующая часть расхода воды водоема, участвующую в процессе перемешивания и разбавления сточных вод; ПДК — предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в воде водоема, кг/м3.

При преобладающем содержании растворенных веществ допустимая концентрация каждого из них в очищенных сточных водах

Со/ < n(cmi — Св/) + Св/,

где св/ — концентрация /-го вещества в воде водоема до сброса в него сточных вод, кг/м3; ст / — максимально допустимая концентрация того же вещества в воде водоема с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе лимитирующих показателей вредности, кг/м3:

С /-1 Л

с, = ПДК,

ПДК,

Кратность разбавления сточных вод в воде водоема

294

п = ( с 0 - св)/(с - св),

где с0 — концентрация загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных водах, кг/м ; св и с — концентрации тех же веществ в воде водоема до и после сброса в них сточных вод, кг/м3.

Для водоемов с направленным течением кратность разбавления n = (QB + mQp)QB,

где QB — объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем с объемным расходом Qp, м3/ч; т — коэффициент смешения, показывающий долю расхода воды водоема, участвующей в процессе смешения:

1-ехр (-кЧЬ) т=-l+(a/Qp)exp(-M/Z)'

где А: = \|/ф *JDT /Q p — коэффициент, характеризующий гидравлические условия смешения, м~1/3; \|/ — коэффициент, характеризующий месторасположение выпуска сточных вод (для берегового выпуска \|/ = 1; для выпуска в сечении русла \|/ = 1,5); ср = L/Ln — коэффициент извилистости русла; L — длина русла реки от сечения выпуска до

Сш = 40...44 м°'5/с — коэффициент Шези [1]; М — функция коэффициента Шези, равная 22,3).

Условия смешения сточных вод с водой озер и водохранилищ существенно отличаются от условий их смешения в реках и каналах. Концентрация примесей сточных вод в начальной зоне смешения уменьшается более существенно, однако полное их перемешивание происходит на значительно больших расстояниях от места выпуска, чем в реках и каналах. Расчет разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах приведен в [16].

Обеспечение безопасности жизнедеятельности человека неразрывно связано с выполнением гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения.

Существующие санитарные нормы применяют к воде, предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья и

295

производства пищевых продуктов, их хранения и торговли, а также для производства продукции, требующей применения воды питьевого качества.

Качество питьевой воды, подаваемой системой водоснабжения, должно соответствовать требованиям СанПиН 2.1.4.559—96.

Основными параметрами качества питьевой воды являются: запах, привкус, цветность, мутность, рН, общая жесткость, общая минерализация, окисляемость перманганатная, допустимая концентрация взвешенных и растворенных веществ, а также эпидемиологические и радиационные показатели.

Для примера в табл. 10.4 приведены основные эпидемиологические показатели качества питьевой воды.

Т а б л и ц а 10.4. Эпидемиологические показатели качества

питьевой воды

Вышеуказанные Санитарные правила регламентируют также и организацию производственного контроля качества питьевой воды. В соответствии с этими правилами организация, осуществляющая эксплуатацию систем водоснабжения, контролирует качество воды в местах водозабора, перед поступлением в распределительную сеть, а также в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети.

10.2.2. Средства защиты гидросферы

Рассматриваемые в данном разделе методы и средства защиты гидросферы могут использоваться для очистки всех видов воды: питьевой, технической, а также производственных, бытовых и поверхностных сточных вод. Вид очищаемой воды определяет выбор схемы и

296

конкретного технологического оборудования, используемого для очистки.

Тем не менее для очистки любого вида воды, как правило, первой стадией очистки является механическая, второй — физико-химиче- ская и третьей — биологическая. При этом на многих стадиях физи- ко-химической и биологической очистки воды применяют сооружения вторичной механической очистки (как правило, вторичные отстойники) для выделения из воды нерастворимых примесей, образовавшихся в процессах физико-химической или биологической очистки.

Методы и технологическое оборудование для очистки сточных вод можно выбрать, зная допустимые концентрации примесей в очищенных сточных водах. При этом необходимо иметь в виду, что требуемые эффективность и надежность любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентрации примесей и расходов сточных вод. С этой целью применяют усреднение концентрации примесей или расхода сточных вод, а в отдельных случаях и по обоим показателям одновременно. Для этого на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых зависит от параметров изменяющихся по времени сбросов сточных вод. Выбор объема усреднителя концентрации примесей сточной воды зависит от коэффициента подавления кп = (Сщах — Сср)/(сд — сср), где с т а х — максимальная концентрация примесей в сточной воде, кг/м3; сср — средняя концентрация примесей в сточной воде на входе в очистные сооружения, кг/м3; сд — допустимая концентрация примесей в сточной воде, при которой обеспечивается нормальная эксплуатация очистных сооружений, кг/м3.

При кп> 5 объем усреднителя (м3)

V= кпАОхз,

где AQ — превышение расхода сточной воды при переменном сбросе, м3/с; т3 — продолжительность переменного сброса, с; кп< 5;V=

= AQx3/ln[kn/(kn-\)].

После расчета объема усреднителя выбирают необходимое число секций, исходя из условия AQh/V< lVa, где h — высота секции усреднителя, м; WR = 0,0025 м/с — допустимая скорость движения сточной воды в усреднителе.

В соответствии с видами, процессов, реализуемых при очистке, целесообразно существующие методы классифицировать на механические, физико-химические и биологические.

297

Механическая очистка. Для очистки сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, обработку в поле действия центробежных сил и фильтрование.

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. В вертикальных или наклонных решетках ширина Прозоров обычно составляет 15...20 мм. Для удаления осадка веществ с входной поверхности решеток используют ручную или механическую очистку. Последующая обработка удаленного осадка требует дополнительных затрат и ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещении. Эти недостатки устраняются при использовании решеток-дробилок, которые улавливают крупные взвешенные вещества и измельчают их до 10 мм и менее. В настоящее время используют несколько типоразмеров таких решеток, например РД-200 производительностью 60 м3/ч и диаметром сетчатого барабана 200 мм.

Для выделения волокнистых веществ из сточных вод целлюлоз- но-бумажных и текстильных предприятий используют волокноуловители, например с использованием перфорированных дисков или в виде движущихся сеток с нанесенным на них слоем волокнистой массы.

Отстаивание основано на свободном оседании (всплывании) примесей с плотностью больше (меньше) плотности воды. Процесс отстаивания реализуют в песколовках, отстойниках и жироуловителях. Для расчета этих очистных устройств необходимо знать скорость свободного осаждения (всплывания) примесей (м/с):

^0 = ^ч(Рч-Рв)/(18ц),

где g — ускорение свободного падения, м/с2; d4 — средний диаметр частиц, м; рч и рв — плотности частицы и воды, кг/м3; ц — динамическая вязкость воды, Па/с.

Песколовки используют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. В зависимости от направления движения сточной воды применяют горизонтальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые. На рис. 10.15 показана схема горизонтальной песколовки, ее длина (м):

L = ahW/W,,

где W— скорость движения воды в песколовке, W= 0,15...0,3 м/с; а — коэффициент, учитывающий влияние возможной турбулентности и неравномерности скоростей движения сточной воды в песколовке, а = 1,3...1,7.

298

1

/ — входной патрубок; 2 — корпус песколовки; 3 — шламосборник; 4 — вы-

ходной патрубок

Рабочую глубину песколовки h выбирают из условия h/WQ < тпр, где тпр — время пребывания воды в песколовке, тпр = 30... 100 с. Ширина песколовки (м)

В= Q/(nhw),

где Q — расход сточной воды, м3/с; п — число секций в песколовке. Отстойники используют для очистки сточных вод от механиче-

ских частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. В зависимости от направления движения потока сточной воды применяют горизонтальные, радиальные или комбинированные отстойники. При расчете отстойников определяют, как правило, его длину и высоту. Существуют различные методики расчета длины отстойников. На рис. 10.16 представлена расчетная схема горизонтального отстойника. В первой зоне длиной Д (м) имеет место неравномерное распределение скоростей по глубине отстойника:

i{ = ^ р ( Я - А ) ,

где Я— рабочая высота отстойника, м; h0 = 0,25 Я— высота движущегося слоя сточной воды в начале отстойника, м; р = (0,018...0,02) Wx\ Wx — горизонтальная составляющая скорости движения воды, м/с.

Во второй зоне длиной /2 (м) скорость потока сточной воды постоянна. В этой зоне основная часть примесей должна осесть (всплыть) в иловую часть (на поверхность) отстойника, поэтому

h = (Н — hi)Wx/{Wo — 0,5

где hx — максимально возможная высота подъема частицы в первой зоне, м. В третьей зоне длиной /3 (м) скорость потока увеличивается и условия осаждения частиц ухудшаются:

299

h = н/tga,

где a — угол сужения потока воды в выходной части отстойника; a = 25...30°.

Для расчета общей длины отстойника / = 1{ + /2 + /3 задают расход сточной воды и размеры поперечного сечения отстойника.

Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Открытые гидроциклоны применяют для выделения из сточной воды крупных твердых примесей со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Такие гидроциклоны имеют большую производительность и малые потери напора, не превышающие 0,5 м. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от состава примесей (материала, размера, формы частиц и др.), а также от конструктивных и геометрических характеристик гидроциклона.

Открытый гидроциклон (рис. 10.17) состоит из входного патрубка 7, кольцевого водослива 2, патрубка 3 для отвода очищенной воды и шламоотводящей трубы 4. Существуют открытые гидроциклоны с нижним отводом очищенной воды, а также гидроциклоны с внутренней цилиндрической перегородкой.

Производительность (м3/с) открытого гидроциклона Q = 0,785#Z>2, где q — удельный расход воды; для гидроциклона с внутренней цилиндрической перегородкой # = 7,15w0 (w0 — скорость свободного осаждения частиц в воде, м/с); D — диаметр цилиндрической части гидроциклона, м.

Для проектирования открытых гидроциклонов рекомендуются следующие его геометрические характеристики: D = 2... 10 м; Н= D\ d = 0, ID при одном отверстии и d = 0,0707Z> при двух входных отвер-

300