сточных вод по вредным веществам

Все вредные вещества, для которых определены значения ПДК, группируются по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ) в зависимости от вида водопользования.

Санитарное состояние водного объекта в результате сброса сточных вод считается удовлетворительным, если вещества, входящие в определённый ЛПВ, будут содержаться в концентрациях, удовлетворяющих условию (1).

Каждое вредное вещество, входящее в ЛПВ, при условии одновременного присутствия z веществ, может присутствовать в расчётном створе в концентрации, не более чем:

где С zр.с – значение концентрации z –го вредного вещества в расчётном створе при условии одновременного присутствия z веществ с одинаковым ЛПВ;

С iр.с – фактическая или расчётная концентрация i -го вещества в расчётном створе;

С iПДК – предельно допустимая концентрация z -гo вещества.

Величина допустимой концентрации загрязняющего вещества для консервативного вещества, по которому ассимилирующая способность водоёма обусловливается только разбавлением, определяется по формуле:

 

Концентрацию каждого из z веществ в очищенных сточных водах, при условии соблюдения неравенства, можно определить из выражения:

где Сzоч – концентрация z вещества в очищенной воде, перед сбросом в водный объект, при условии одновременного присутствия веществ с одинаковым ЛПВ;

Сzр.с – концентрация z -го вещества в расчётном створе;

Сzв – концентрация z -гo вещества в водном объекте до места сброса сточных вод;

n – кратность разбавления сточных вод.

Используя уравнение эффективности очистки (4), найдем значение С zоч   для каждого из веществ, относящихся к этой группе ЛПВ:

где С zст  – концентрация z -го вещества в сточной воде, поступающего на очистку;

Э z   – эффективность очистки z -го вещества.

Приравнивая правые части уравнений (8,9), определяем максимально допустимую концентрацию z-го вещества в расчётном створе:

Вычислив значения концентрации С zр.с для каждого из веществ, входящих в определенный ЛПВ, и подставив в выражение (1), получим расчётную формулу для определения степени очистки:

Практика работы очистных сооружений показывает, что вещества, входящие в определенный ЛПВ, удаляются не одинаково. Поэтому определение эффективности очистки должно быть выполнено для вещества, наиболее трудно выводимого из сточных вод. Остальные компоненты, как более легко выводимые, будут заведомо иметь больший эффект очистки.

Эффективность очистки трудно удаляемого вещества определяется из выражения:

ПРИМЕРЫ РАСЧёТА НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Пример 1

В водоток с расходом Q=35м³/с после очистных сооружений сбрасываются очищенные сточные воды с расходом q=0,6м³/с. Концентрация взвешенных веществ сточной воде, поступающей на очистные сооружения, С_ст = 250 мг/л.

Участок водного объекта, куда сбрасываются сточные воды, относится ко второй категории рыбохозяйственного водопользования.

Фоновая концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до места сброса С _ф = 3 мг/л.

Коэффициент смешения для данного случая: γ = 0,71.

Определить концентрацию взвешенных веществ, в очищенной сточной воде и необходимую эффективность очистки.

Решение.

В соответствии с («Правила охраны поверхностных вод (типовые положения)» Утв. Госкомприродой СССР 21.02.91, приложение 1), допустимое увеличение содержания взвешенных веществ в водном объекте после сброса сточных вод К _разр = 0,75 мг/л.

Концентрация взвешенных веществ в очищенной сточной воде, сбрасываемой в данный водный объект, определяется по формуле (3):

 

Для этого очистные сооружения должны обеспечить необходимую эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам (4):

 

Вывод: Таким образом, для соблюдения санитарных условий сброса сточных вод необходимо удалить на очистных сооружениях не менее 86% вредных веществ.

Пример 2

Определить по содержанию растворённого кислорода необходимую степень очистки сточных вод, которые сбрасываются в водоток, при следующих условиях:

­ расход сточных вод q = 1,4 м³/с;

­ полное биохимическое потребление кислорода сточной водой, поступающей на очистные сооружения, БПК ^ст_полн = 380 мг/л;

­ категория водоема: культурно-бытовое водопользование;

­ расход водотока Q = 38 м³/с;

­ коэффициент смешения сточных вод γ = 0,51;

­ содержание растворенного кислорода в воде водотока до места сброса сточных вод О ^в = 6,5 мг/л;

­ БПК_полн в водотоке до места сброса L^в_полн = 2,0 мг/л.

Решение.

Для водоёма культурно-бытового водопользования допустимая концентрация растворённого кислорода в расчётном створе не должна быть менее 4 мг/л в любой период года.

Расчётную концентрацию по БПК_полн в очищенных сточных водах из условия сохранения, в расчётном створе допустимой концентрации растворённого кислорода определяем по формуле (5):

 

Необходимую степень эффективности очистки сточных вод определяем по формуле (4):

Вывод: Таким образом, для соблюдения санитарных условий сброса сточных вод необходимая степень очистки на очистных сооружениях составляет не менее 87% по содержанию растворённого кислорода в воде.

Пример 3

Определить необходимую степень очистки производственных сточных вод от вредных веществ, если в сточных водах содержатся следующие загрязнения:

C Niст = 1,15 мг/л,            С Moст = 1,1 мг/л,

С Asст = 0,6 мг/л.                       С Znст = 0,6 мг/л.

Сточные воды подлежат сбросу в водоток, который относится к источникам хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Кратность разбавления сточных вод n = 65.

Вода до места сброса сточных вод характеризуется следующими показателями:

C Niв = 0,003 мг/л,                     С Moв =0,15 мг/л,

С Asв = 0,002 мг/л,                    С Znв   = 0,87 мг/л.

Предельно допустимые концентрации указанных веществ (ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования):

C NiПДК = 0,02 мг/л,                 С MoПДК = 0,25 мг/л,

С AsПДК = 0,01 мг/л.                С ZnПДК = 1,0 мг/л.

Решение.

Все вещества, которые были отмечены в сточной воде, относятся к определённому лимитирующему показателю вредности (ЛПВ).

К группе санитарно-токсикологическогоЛПВ относятся: никель, молибден, мышьяк; к группе общесанитарногоЛПВ относится цинк.

Санитарно-токсикологические ЛПВ относятся к трудно удаляемым вредным веществам при очистки сточных вод. Эффективность очистки таких веществ определяется по формуле (12):

Определим сумму концентрации данных веществ к концентрации этих веществ ПДК, до места сброса и после сброса сточных вод:

 

В связи с тем что в группу общесанитарного ЛПВ входит одно вещество – цинк, его концентрацию в сточной воде, разрешённую сбросу в водоток, определяем по выражению (8), при этом концентрацию цинка в расчётном створе примем равной концентрации предельно допустимому значению:

;

Необходимую эффективность очистки сточных вод по содержанию цинка, рассчитаем по формуле (4):

 

Вывод: Таким образом, для соблюдения санитарных условий сброса сточных вод указанного состава необходимо удалить на очистных сооружениях не менее 96% вредных веществ, относящихся к санитарно-токсикологическим ЛПВ, и снизить на 10% снизить концентрацию цинка в процессе очистки сточных вод для обеспечения норм качества воды в приёмнике сточных вод.

 

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1: Определить концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, разрешенной к сбросу в водоток после очистных сооружений, и необходимую эффективность очистки сточной воды по вариантам для условий, аналогичных примеру 1 (таблица 1).

 

Таблица 1 – Исходные данные к заданию 1

№ варианта	Q, м3/с	q, м3/с	C ст, мг/л	C ф, мг/л	γ	Категория водопользования водного объекта
1	15	0,5	200	3	0,67	Рыбохозяйственная первой категории
2	15	0,5	200	3	0,67
3	15	0,5	200	4	0,67
4	15	0,5	200	4	0,67
5	15	0,5	200	2	0,67
6	30	0,8	250	6	0,67	Рыбохозяйственная второй категории
7	30	0,8	250	6	0,67
8	30	0,8	250	5	0,67
9	30	0,8	250	5	0,67
10	30	0,8	250	7	0,67
11	40	1,2	190	5	0,67	Хозяйственно-питьевые нужды населения
12	40	1,2	190	5	0,67
13	40	1,2	190	5	0,67
14	40	1,2	170	4	0,67
15	40	1,2	175	4	0,67
16	45	1,5	180	3	0,67	Культурно-бытовые нужды населения
17	45	1,7	165	3	0,67
18	45	1,75	180	4	0,67
19	45	1,8	115	2	0,67
20	45	2,0	130	2	0,67

Задание 2: Определить необходимую степень очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода по вариантам для условий, аналогичных примеру 2 (таблица 2).

Таблица 2 – Исходные данные к заданию 2

№ варианта	Q, м3/с	q, м3/с	C ст, мг/л	C ф, мг/л	γ	БПКстполн	Категория водопользования водного объекта
1	20	1,1	0,63	5,5	2,0	250	Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое назначение
2	25	1,4	0,63	5,5	2,0	250
3	30	1,8	0,63	5,5	2,0	250
4	35	2,1	0,63	5,5	2,0	250
5	40	2,4	0,63	5,5	2,0	250
6	45	2,2	0,63	6,0	2,0	250
7	43	2,1	0,63	6,0	2,0	250
8	41	1,8	0,63	6,0	2,0	250
9	39	1,6	0,63	6,0	2,0	250
10	36	1,6	0,63	6,0	2,0	250
11	32	1,5	0,63	6,5	2,0	300	Рыбохозяйственное назначение (летний период)
12	30	1,3	0,63	6,5	2,0	300
13	29	1,4	0,63	6,5	1,0	300
14	26	1,2	0,63	6,5	2,0	300
15	25	1,3	0,63	6,5	2,0	300
16	23	1,4	0,63	7,0	2,0	350
17	20	1,2	0,63	7,0	2,0	350
18	33	1,6	0,63	7,0	2,0	350
19	29	1,6	0,63	7,0	2,0	350
20	31	1,7	0,63	7,0	2,0	350

 

Задание 3: Определить необходимую степень очистки производственных сточных вод от вредных веществ для условий, аналогичных примеру 3 (таблица 3).

 

 

Таблица 3 – Исходные данные к заданию 3

 

№ вар.	Содержание веществ в сточной воде								Содержание веществ в природной воде								Крат- ное разбав-ление	Категория водопользования водного объекта
	Ni, мг/л	Mo, мг/л	As, мг/л	V, мг/л	W, мг/л	Sb, мг/л	Zn, мг/л	Cu, мг/л	Ni, мг/л	Mo, мг/л	As, мг/л	V, мг/л	W, мг/л	Sb, мг/л	Zn, мг/л	Cu, мг/л
1	1,05	0,9	0,3	1,0			1,2	2,9	0,001	0,1	0,001	0,002			0,7	0,95	59	Хозяйственно-питьевые
2	1,1	0,95	0,4	1,1			1,3	2,8	0,002	0,15	0,002	0,003			0,75	0,9
3	1,15	1,0			1,0	0,5	1,4	2,7	0,003	0,2			0,001	0,0015	0,8	0,85
4	1,2	1,05			1,1	0,6	1,5	2,6	0,004	0,25			0,002	0,0017	0,85	0,8
5	1,25	1,1			1,2	0,7	1,6	2,5	0,003	0,3			0,003	0,0018	0,9	0,75
6	1,3	1,15			1,3	0,8	1,7	2,4	0,002	0,25			0,0015	0,002	0,95	0,8	61
7	1,35	1,1	0,7	0,9			1,8	2,3	0,001	0,2	0,002	0,002			0,97	0,83		Коммунально-бытовые
8	1,4	1,0	0,6	1,0			1,9	2,2	0,001	0,15	0,0018	0,0025			0,95	0,85
9	1,45	0,9	0,5	1,1			2,0	2,25	0,002	0,12	0,0015	0,0028			0,93	0,87
10	1,5	0,95	0,4	1,2			2,1	2,15	0,003	0,1	0,0017	0,0021			0,87	0,92
11	1,45	1,15			1,2	0,3	2,2	2,1	0,004	0,12			0,001	0,002	0,85	0,93	68
12	1,4	1,2			1,1	0,4	2,3	2,0	0,005	0,15			0,0015	0,0019	0,83	0,95
13	1,35	1,25			1,0	0,5	2,4	2,4	0,004	0,17			0,0017	0,0017	0,8	0,97
14	1,3	1,3			0,9	0,6	2,5	2,3	0,003	0,2			0,002	0,0015	0,79	0,94
15	1,25	1,25			0,8	0,7	2,6	2,2	0,002	0,21			0,003	0,0015	0,77	0,92
16	1,2	1,2			0,9	0,8	2,7	2,1	0,001	0,23			0,004	0,002	0,75	0,9	72	Рыбохозяйственная первой категории
17	1,15	1,15			1,1	0,9	2,8	2,0	0,0015	0,25			0,002	0,0021	0,8	0,8
18	1,12	1,12					2,9	2,15	0,002	0,2	0,0017	0,002			0,85	0,85
19	1,1	1,15					3,0	2,19	0,003	0,17	0,0018	0,0018			0,9	0,87
20	1,05	1,1					3,1	2,2	0,001	0,15	0,0019	0,0019			0,92	0,88

 

 

Все вещества относятся к определенному лимитирующему показателю вредности (ЛПВ).

Принадлежность вещества к группе санитарно-токсикологического ЛПВ или к группе общесанитарного ЛПВ, определяется по нормативному документу:   ГН 2.1.5.1315-03 (Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования).

 

Список используемой литературы

1. Водный кодекс Российской Федерации, №74-ФЗ от 3.06.2006.

2. Федеральный закон "Об охране окружающей среды" от 10.01.2002

N 7-ФЗ.

3.  ГОСТ 17.1.1.01-77. «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения», с изменениями №1,2.

4. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

5. «Правила охраны поверхностных вод (типовые положения)» Утв. Госкомприродой СССР 21.02.91

6. ГОСТ 17.1.1.03-86. «Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопользований».

7. СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».

8. ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

9. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы

10.  СанПиН 2.1.4.1110-02 Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.

11.  Методические указания по применению правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. - М.: Харьков, 1982.

12.  Водохозяйственный словарь / Совет экономической взаимопомощи. — М., 1974.

13.  "Химическое потребление кислорода в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом. РД 52.24.421- 2007" (утв. Росгидрометом 13.03.2007).

14.  Рекомендации по расчёту систем сброса, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Федеральное агентство Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному хозяйству (РОССТРОЙ), ФГУП «НИИ ВОДГЕО», Центр безопасности труда г.Челябинск.

15.  Гарин В. М., Клёнова И. А., Колесников В. И. Экология для технических вузов. Серия «Высшее образование». Под ред. В. М. Гарина. Ростов Н/Д: Феникс, 2003. — 384 с. ISBN 5-222-03768-1 стр. 145—175.

16.  Попов А. М., Румянцев И. С. Природоохранные сооружения. — М.: Колос, 2005. — 520 с.: ил. ISBN 5-9532-0262-8 стр. 72—74.