Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод

Введение

В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению, составу и физическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам.

Различают три основные категории сточных вод в зависимости от их происхождения:

· хозяйственно-бытовые

· производственные

· атмосферные

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. В составе таких вод различают фекальные сточные воды и хозяйственные, загрязненные различными хозяйственными отбросами, моющими средствами. Хозяйственно-бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками, жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. К последним относят фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли (продукт гидролиза мочевины). Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится 45-58%.

Производственные сточные воды образуются в результате технологических процессов. Качество СВ и концентрация загрязняющих веществ определяются следующими факторами: видом промышленного производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. Пищевая промышленность (в данном курсовом проекте - мясокомбинат) дает загрязнения органическими примесями. Концентрация загрязнений СВ. различных предприятий неодинакова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Неравномерность притока сточных вод и их концентрации во всех случаях ухудшает работу очистных сооружений и усложняет эксплуатацию.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения осадков. К этой категории сточных вод относят талые воды, а также воды от поливки улиц. В атмосферных водах наблюдается высокая концентрация кварцевого песка, глинистых частиц, мусора и нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Загрязнение территории промышленных предприятий приводит к появлению в ливневых водах примесей, характерных для данного производства. Отличительной особенностью ливневого стока является его эпизодичность и резко выраженная неравномерность по расходу и концентрациям загрязнений.

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду с санитарными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, полный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде

(ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Количество осадков, образующихся на очистных сооружениях (станции аэрации) составляют приблизительно 1,5-2,5% от расхода сточных вод. Осадки сточных вод - это примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод или сочетания этих методов очистки. На московских станциях аэрации ежесуточно образуется около 30000 м³/сут осадков или 300 т сухого вещества.

В задачи обработки осадков входит максимальное сокращение их объема и обеспечение экологической и санитарной безопасности.

Общая часть

вода сточный очистной санитарный

Самоочищающая способность водоема зависит от условий смешения и разбавления сточных вод водой водоемов. Для удовлетворения санитарных требований устанавливают предельно допустимый сброс (ПДС) лимитирующих веществ в целях ограничения поступления загрязнения в водоем со сточными водами.

Санитарная характеристика водоема составляется на основании санитарно-топографического обследования. При этом учитываются также санитарные условия водообеспечения населенных мест. На основании таких обследований составлены показатели качества воды источников водопользования. Они разделяются на три класса. По своему назначению водные источники делятся на:

хозяйственно-бытовые,

культурно-бытовые

рыбохозяйственные (воспроизводство ценных рыбных пород и для других рыбохозяйственных целей).

Уточнение категорий водоемов или их участков производится при участии органов санитарно-эпидемиологической службы и рыбохозяйственных организаций. Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах и водотоках существующих категорий после выпуска в них сточных вод, подвергшихся необходимой очистке, приведены в таблице 2.

Расчет очистных сооружений

Песколовки.

Для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных загрязнений применяют песколовки, подразделяемые на горизонтальные, вертикальные и с вращательным движением жидкости; последние бывают тангенциальные и аэрируемые.

При расходе воды более 10000 м³/сут принимают горизонтальные и аэрируемые песколовки. К расчету применяем аэрируемую песколовку с прямолинейным движением. Число песколовок или отделений песколовок принимаем не менее 2-х, причем все песколовки должны быть рабочими.

Q = 86000 м³/сут

q = 1,46 м³/с

Принимаем три отделения песколовки.

Рассчитаем площадь живого сечения каждого отделения песколовки.

ω = q_макс/V*n

В соответствии со СНиП 2.04.03-85 таб. 28 принимаем скорость движения воды в песколовке V = 0,1 м/с

Тогда ω =1,46 /0,1*3 = 4,87 м²; где

q_макс = 1,46 м³/с - максимальный расход сточных вод на одно отделение

n = 3 - количество отделений.

Hs=2,1м; B= 3м;B/H=1,34; Ks=2,46;Uo=18,7

Расчёт рабочей длины песколовки:

 

Принимаем песколовку:

пропускная способность 100000 м³/сут

Число отделений 3

 Длина 12 м

Ширина 3 м

Глубина 2,1 м

Отстойники.

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники периодического (контактные) и непрерывного (проточные) действия. В практике очистки сточных вод в основном используют отстойники непрерывного действия. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Для очистки сточных вод широко используют также радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные отстойники служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные - для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий.

Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности очистной станции до 20000 м³/сут;

Горизонтальные - более 15000 м³/сут;

Радиальные - более 20000 м³/сут.

Первичные отстойники.

Исходя из величины расхода сточных вод, принимаем к строительству первичные отстойники радиального типа.

При поступлении сточных вод с концентрацией взвешенных веществ , необходимо снизить их в первичных отстойниках до 100 - 150 мг/л и не более чем на 50% от исходной концентрации.

Тогда минимальный процент очистки от взвешенных веществ составит:

 

 

Максимальный эффект, который следует обеспечить в отстойниках, составляет:

 

 

Из практики работы первичных отстойников известно, что они способны устойчиво обеспечить эффект очистки в 50%. Этот эффект нас устроит, т.к. он находится между минимальным и максимальным эффектом, его и закладываем в расчет. Расчет отстойников ведем по СНиП 2.04.03-85.

Определяем гидравлическую крупность U₀, выделяемых взвешенных веществ по формуле:

 

, где

 

H_set - глубина проточной части в отстойнике, м

k_set - коэффициент использования объема проточной части отстойника, по СНиП т.31 принимаем равной 0,45

t_set - продолжительность отстаивания соответствует заданному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилиндре в слое  м

n₂ - показатель степени, зависящей от агломерации взвеси в процессе осаждения.

По табл. СНиП II-32-74 определяем t_set при концентрации  и принятого эффекта осветления Э=50%, t_set=768с. По СНиП 2.04.03-85 определяем показатель степени n₂=0,25.

Глубину проточной части отстойников назначаем глубиной типового отстойника. Строительная глубина большинства типовых отстойников составляет H_от=3,4 м. Т.к. величина нейтрального слоя в отстойнике в соответствии СНиП 2.04.03-85 п.6.63, должна быть 0,3м, то проточная глубина составит м.

Коэффициент использования объема k_set принимаем по СНиП 2.04.03-85 т.31 в зависимости от выбранного типа отстойника, для радиального отстойника k_set=0,45.

Т.к. величина U₀ получена для T=20 ^oC, а нам надо для T=15 ^oC, то приводим пересчет по формуле 31 СНиПа. Динамическая вязкость воды при T=20 ^oC , при T=15 ^oC .

Задаемся числом отстойников m=4

 

= = 28,75м.

 

Принимаем D=30м.

 

W= м³

 

По справочнику проектировщика подбираем отстойник радиальный первичный.

D=30м.

H_гидр=3,4м.

H_и=0,3м.

Рассчитаем фактическую продолжительность отстаивания воды:

 

t_факт=

 

Определяем гидравлическую крупность взвешенных веществ u_отс, мм/с, задерживаемых в отстойнике принятых размеров и типа:

 

 

С учётом поправок на вертикальную составляющую турбулентной пульсации ω и увеличение вязкости воды μ при её температуре в производственных условиях в зимний период, отличной от лабораторной (T_лаб=20˚С), определяется фактическая гидравлическая крупность задерживаемых взвешенных веществ u_факт, мм/с

Находим лабораторную продолжительность отстаивания в покое t_лаб, сек, соответствующая фактической условной гидравлической крупности u_факт и фактической глубине отстаивания H_факт:

 

 

По таблице определяем новое значение эффекта осветления Э=52%.

Концентрация взвешенных веществ C_t, мг/л, в осветлённой воде составит:

 

C_t=C₀*(1-0.01*Э_факт)

 

C_t=250,9*(1-0,01*52) = 120,4 мг/л.

Расчет аэротенка

 

Так как расход сточных вод составляет значительную величину (86000 м³/сут), то в качестве сооружений биологической очистки принимаем аэротенки. Поскольку БПК поступающих вод равно 233,3 мг/л, то в соответствии со СНиП стр. 35 п. 6.141 рассчитываем аэротенки с регенераторами.

Определяем БПК сточных вод, выходящих из отстойника. Она снижается на 20-25% по сравнению БПК воды, поступающей на отстаивание.

 

 

Принимаем степень рециркуляции активного ила R_i равной 0,49.

Рассчитываем БПК в начале аэротенка с учетом разбавления рециркуляционным расходом (СНиП стр.36)

 

 

где:  - БПК_полн очищенной воды, принимается равной 15 мг/л, т.к. очищать сточную воду до меньшей величины в аэротенках не целесообразно.

Задаемся дозой ила в аэротенке:

Определяем дозу ила в регенераторе:

 

 

Определим удельную скорость окисления органических загрязнений:

 

 

где: - максимальная скорость окисления, мг/(г ч)

C₀ - концентрация растворенного кислорода, мг/л (принимаем равной 2)

k_e - константа, характеризующая свойства органических загрязняющих веществ

k₀ - константа, характеризующая влияние кислорода

 - коэффициент ингибирования продуктами распада активного или, л/г

Определение продолжительности окисления органических загрязнений (СНиП т.54):

 

 

где: S - зольность ила, принимается по т.40 СНиПа

Определение продолжительности обработки воды в аэротенке (СНиП т.56):

 

 

 Вычислим продолжительность регенерации:

 

 

Определим продолжительность пребывания воды в системе «аэротенк - регенератор»:

 

 

Определим объём аэротенка W_at СНиП ф.58 и регенератора W_r ф.59

 

 

Определим суммарный объем аэротенка

 

 

Процент регенератора составляет

Определим иловой индекс активного индекса:

 

 

Фактическое время пребывание обрабатываемой сточной воды в системе «аэротенк - регенератор»:

 

,

 

По т.41 СНиП определяем иловой индекс, который соответствует этой нагрузке:

Степень рециркуляции, который соответствует этому иловому индексу определяется по ф.52 СНиПа:

 

 

Подбираем пять секций 2-х коридорного аэротенка-вытеснителя с шириной каждого коридора 6 м, длиной 60 м, рабочей глубиной 5 м и объемом каждой секции 3933 м³. Общий объем аэротенков 19665 м³.

Расчет количества воздуха производится по ф.61 СНиПа:

 

 

где: q₀ - удельный расход кислорода воздуха, принимаемый 1,1 до отчистки БПК_полн 10-15

k₁ - коэффициент, учитывающий тип аэратора

k₂ - коэффициент, зависящий от глубины погружения аэраторов

k_T - коэффициент, учитывающий температуру сточных вод

C_a - растворимость кислорода в воде, мг/л

k₃ - коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных вод 0,85

Принимаем в аэротенке двухполосную аэрацию через фильтросные пластины. Ширина 1 филтроса 0,3 м, величина просвета между аэраторами, включаемое в площадь аэрируемой зоны - 0,3 м. Ширина площади аэрации составит:

по СНиП т.42

k₁=1.47

Аэраторы устанавливаются в ж/б лотках, укладываемых на дно аэротенка. Высота этого лотка 0,35 м. тогда глубина погружения аэратора составит:

по СНиП т.43

k₂=2

 

 

где: C_T - растворимость кислорода в воде в зависимости от температуры и атмосферного давления, принимаемой 8,84

Тогда,

Вторичные отстойники.

Вторичные отстойники являются составной частью сооружений биологической очистки, располагаются в технологической схеме непосредственно после биоокислителей и служат для выделения активного ила из биологически очищенной воды, выходящей из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.

Эффективность осветления биологически очищенной воды во вторичных отстойниках определяет, как правило, конечный эффект очистки воды и эффективность работы всего комплекса сооружений биологической очистки.

Из-за значительного расхода сточных вод вторичные отстойники проектируем радиального типа. Расчет ведется по нагрузке  по СНиП ф.67.

 

 

где:K_ss - коэффициент отстаивания объема зоны отстаивания, принимаемый для радиальных отстойников - 0,4

a_t - следует принимать не менее 10 мг/л

Значения J_i и a_i берем из расчета аэротенка (J_i=120 см³/г, a_i=3 г/л)

Определим площадь всех отстойников F, м²

 

 

Задаемся диаметром отстойников D_set=30 м.

Определим площадь поверхности отстойника

 

 

Определим число отстойников n

 

 

 

Принимаем 6 шт. типовых отстойников D=30 м.

 

Сооружения доочистки

 

При доочистке сточных вод, прошедших биологическую очистку, следует предусматривать установку перед фильтрами барабанных сеток. Рабочую площадь сеток находят по формуле:

 

F_с = Qkk₁k₂/V_с = 0,995*1,47*1,6*1,2/0,4=7 м²

 

Проектируем однослойные песчаные фильтры с восходящим потоком воды. Принимаем V_ф = 11 м/ч, n = 1 (продолжительность фильтроцикла 24 ч); W₂ = 4 л/(с м²); t₂ = 10 мин = 1,17 ч.; W₃ = 6 л/(с м²); t₃ = 8 мин = 0,13ч.; t₄ = 0,33 ч.

Суммарная площадь фильтров определяется по формуле:

F_ф = 86000*1,47*(1+0,005)/(24*11-3,6*1*(4*0,17+6*0,13)-1*11*0,13)=498 м²

Число фильтров определяется по эмпирической формуле:

N=0,5Ö498=12 шт.

Площадь одного фильтра:

 

 м²

 

Тогда размер фильтра 6*7 м.

N₁ - количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N₁ = 1 шт.

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

 

V_р.ф = V_р.н * N / (N - N₁) = 11 * 12 / (12 - 1) = 12 (м/ч)

 

Эта скорость не превышает скорости, допускаемой на форсированном режиме работы фильтров.

Введение

В понятие «сточные воды» входят различные по происхождению, составу и физическим свойствам воды, которые использовались человеком для бытовых и технологических нужд. Сточные воды разнообразны по составу и, следовательно, по свойствам.

Различают три основные категории сточных вод в зависимости от их происхождения:

· хозяйственно-бытовые

· производственные

· атмосферные

Хозяйственно-бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть от жилых домов, бытовых помещений промышленных предприятий, комбинатов общественного питания и лечебных учреждений. В составе таких вод различают фекальные сточные воды и хозяйственные, загрязненные различными хозяйственными отбросами, моющими средствами. Хозяйственно-бытовые сточные воды всегда содержат большое количество микроорганизмов, которые являются продуктами жизнедеятельности человека. Основная часть органических загрязнений таких вод представлена белками, жирами, углеводами и продуктами их разложения. Неорганические примеси составляют частицы кварцевого песка, глины, соли, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека. К последним относят фосфаты, гидрокарбонаты, аммонийные соли (продукт гидролиза мочевины). Из общей массы загрязнений бытовых сточных вод на долю органических веществ приходится 45-58%.

Производственные сточные воды образуются в результате технологических процессов. Качество СВ и концентрация загрязняющих веществ определяются следующими факторами: видом промышленного производства и исходного сырья, режимами технологических процессов. Пищевая промышленность (в данном курсовом проекте - мясокомбинат) дает загрязнения органическими примесями. Концентрация загрязнений СВ. различных предприятий неодинакова. Она колеблется в весьма широких пределах, в зависимости от расхода воды на единицу продукции, совершенства технологического процесса и производственного оборудования. Неравномерность притока сточных вод и их концентрации во всех случаях ухудшает работу очистных сооружений и усложняет эксплуатацию.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения осадков. К этой категории сточных вод относят талые воды, а также воды от поливки улиц. В атмосферных водах наблюдается высокая концентрация кварцевого песка, глинистых частиц, мусора и нефтепродуктов, смываемых с улиц города. Загрязнение территории промышленных предприятий приводит к появлению в ливневых водах примесей, характерных для данного производства. Отличительной особенностью ливневого стока является его эпизодичность и резко выраженная неравномерность по расходу и концентрациям загрязнений.

Состав сточных вод и их свойства оценивают по результатам санитарно-химического анализа, включающего наряду с санитарными химическими тестами целый ряд физических, физико-химических и санитарно-бактериологических определений.

Полный санитарно-химический анализ предполагает определение следующих показателей: температура, окраска, запах, прозрачность, величина рН, сухой остаток, полный остаток и потери при прокаливании, взвешенные вещества, оседающие вещества по объему и по массе, перманганатная окисляемость, химическая потребность в кислороде

(ХПК), биохимическая потребность в кислороде (БПК), азот (общий, аммонийный, нитритный, нитратный), фосфаты, хлориды, сульфаты, тяжелые металлы и другие токсичные элементы, поверхностно-активные вещества, нефтепродукты, растворенный кислород, микробное число, бактерии группы кишечной палочки (БГКП), яйца гельминтов. Кроме перечисленных показателей, в число обязательных тестов полного санитарно-химического анализа на городских очистных станциях может быть включено определение специфических примесей, поступающих в водоотводящую сеть населенных пунктов от промышленных предприятий.

Количество осадков, образующихся на очистных сооружениях (станции аэрации) составляют приблизительно 1,5-2,5% от расхода сточных вод. Осадки сточных вод - это примеси в твердой фазе, выделенные из воды в результате механической, биологической и физико-химической очистки сточных вод или сочетания этих методов очистки. На московских станциях аэрации ежесуточно образуется около 30000 м³/сут осадков или 300 т сухого вещества.

В задачи обработки осадков входит максимальное сокращение их объема и обеспечение экологической и санитарной безопасности.

Общая часть

вода сточный очистной санитарный

Самоочищающая способность водоема зависит от условий смешения и разбавления сточных вод водой водоемов. Для удовлетворения санитарных требований устанавливают предельно допустимый сброс (ПДС) лимитирующих веществ в целях ограничения поступления загрязнения в водоем со сточными водами.

Санитарная характеристика водоема составляется на основании санитарно-топографического обследования. При этом учитываются также санитарные условия водообеспечения населенных мест. На основании таких обследований составлены показатели качества воды источников водопользования. Они разделяются на три класса. По своему назначению водные источники делятся на:

хозяйственно-бытовые,

культурно-бытовые

рыбохозяйственные (воспроизводство ценных рыбных пород и для других рыбохозяйственных целей).

Уточнение категорий водоемов или их участков производится при участии органов санитарно-эпидемиологической службы и рыбохозяйственных организаций. Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах и водотоках существующих категорий после выпуска в них сточных вод, подвергшихся необходимой очистке, приведены в таблице 2.

Допустимые изменения состава воды в водоемах и водотоках после выпуска в них очищенных сточных вод

 

таблица 2

Показатели состава и свойств воды в водоеме после выпуска СВ	Категории водопользования
	I		II	III
				1	2
Содержание взвешенных веществ	Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более, чем на:
	0,25 мг/л		0,75 мг/л	0,25 мг/л	0,75 мг/л
Наличие растворенного О2	Должно быть не менее
	4 мг/л			6 мг/л		4-6 мг/л
Биохимическая потребность в кислороде - БПКполн при температуре 20°С	Не должна превышать
	3 мг/л	6 мг/л		3-4 мг/л