Расчет степени очистки сточных вод от вредных веществ

Вредные и ядовитые вещества весьма разнообразны по своему составу, поэтому они нормируются по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ).

Под лимитирующим показателем вредности понимается наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества.

По лимитирующему показателю вредности все вещества в водоемах питьевого и культурно-бытового водопользования разделены на три группы: с санитарно-токсикологическим (ст) ЛПВ, общесанитарным (ос) ЛПВ, органолептическим (орг.) ЛПВ.

Если в сточных водах содержится несколько различных вредных веществ, то все компоненты, имеющиеся в сточных водах, разбиваются на группы с одинаковыми ЛПВ.

В водоемах рыбохозяйственного водопользования дополнительно выделяют еще вещества, имеющие токсикологический (токс.) ЛПВ и рыбохозяйственный (рх) ЛПВ.

Одно и то же вещество может относиться к нескольким видам ЛПВ по вредности.

Например, в сточных водах содержатся мышьяк, ртуть, свинец, никель, цинк. Сначала по таблице 8.1 определяем, что мышьяк, ртуть и свинец относятся к группе веществ санитарно-токсикологического ЛПВ, а никель и цинк - к группе веществ общесанитарного ЛПВ.

Затем определяем сумму отношений концентраций веществ каждой группы в сточной воде к их предельно допустимым концентрациям:

(8.1)

После этого подсчитываем сумму отношений концентраций этих веществ в воде реки до спуска сточных вод к их ПДК:

(8.2)

Затем нужно рассчитать необходимую степень очистки сточных вод перед сбросом в водоем по формуле:

(8.3)

где – степень разбавления сточных вод.

Таблица 8.1 – Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

Таблица 8.2 – Оценка интенсивности запаха в баллах

Запах и вкус воды зависят от температуры растворенных в воде пазов и от химического состава примесей. Интенсивность запаха и привкуса определяют по пятибалльной системе (таблица 8.3). Качество и интенсивность вкуса и привкуса определяются органолептически. Различают четыре вида вкуса: соленый, горький, сладкий и кислый. Остальные виды вкусовых ощущений называются привкусами.

Интенсивность вкуса и привкуса определяют по пятибалльной системе так же, как и запах.

Вкус и запах воды могут изменяться под влиянием поступающих в водоем сточных вод. Например, фенол, содержащийся в стоках, придает воде вкус и запах карболки.

Природные воды часто бывают мутными из-за присутствия в них взвешенных частиц глины, песка, ила, органических взвесей.

Сточные воды могут усилить мутность воды. Поэтому определяют ее прозрачность.

Чистая вода, взятая в малом объеме, бесцветна. В толстом слое она голубоватого оттенка. Иные оттенки свидетельствуют о наличии в воде различных растворенных и взвешенных примесей. Причиной, обусловливающей изменение цветности воды, могут быть коллоидные соединения железа, гуминовые, взвешенные и окрашенные вещества отходов производства, и массовое развитие водорослей.

Сухой остаток характеризует содержание и количество коллоидно-растворимых в воде веществ.

Окисляемостью называется общее содержание в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с сильными окислителями. Окисляемость определяется количеством кислорода, мг, идущего на окисление примесей, содержащихся в 1л воды. Окисляемость иногда сокращенно называют ХПК – химическое потребление кислорода. Резкое повышение окисляемости воды свидетельствует об ее загрязнении.

9. Расчет экономического ущерба от загрязнения водоемов в результате сброса сточных вод

Расчет ущерба ведется по формуле:

, (9.1)

где - экономический ущерб, руб/год;

- стоимость сброса в водоем 1 тонны i-того загрязнителя, руб/т. Значения приведены в табл.

- безразмерная константа, принимается по табл. 9.1. Учитывает общее фоновое загрязнение водоема.

- масса годового сброса примеси данным источником, т/год. Определяется по формуле:

, (9.2)

где i – номер сбрасываемой примеси;

- показатель относительной опасности сброса i-того вещества в водоемы, т/год. Принимается по таблице 9.2;

- общая масса годового сброса i-той примеси оцениваемым источником, т/год.

Для определения экономической эффективности водоохранных мероприятий используют формулу расчета чистого экономического эффекта:

, (9.3)

где - чистый экономический эффект, руб/год;

- экономический результат водоохранного мероприятия, руб/год. Вычисляется по формуле:

(9.3)

- капитальные затраты на мероприятие, руб;

- эксплуатационные расходы, руб/год;

- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,12, или общей (абсолютной) экономической эффективности.

Общая экономическая эффективность составляет:

(9.3)

При водоохранное мероприятие эффективно. Если общая (абсолютная) экономическая эффективность больше нормативной (1/год), то тоже говорят об эффективности предложенного мероприятия.

Таблица 9.1 – Значения константы для различных водохозяйственных участков

Номер участка	Наименование бассейнов рек и створов
	Нева (устье)	0,47
	Печара (устье)	0,18
	Днепр (Киев)	1,75
	Днепр (устье)	0,99
	Дон (устье)	1,63
	р. Воронеж	1,13
	Волга (ниже г. Н.-Новгорода)	0,91
	Волга (устье р. Оки)	2,60
	Волга (устье р. Камы)	0,50
	Волга (Куйбышев)	0,70
	Волга (устье)	0,80
	Кубань (устье)	2,60
	Урал (устье)	0,75
	Урал (г. Уральск)	2,70
	Обь (Новосибирск)	0,34
	Обь (устье р. Томь)	0,92
	Обь (р. Иртыш)	2,10
	Обь (устье р. Иртыш)	1,00
	Обь (устье р. Ишим)	0,81
	Обь (устье)	0,12
	Енисей (г. Красноярск)	0,19

Продолжение таблицы 9.1

Номер участка	Наименование бассейнов рек и створов
	Енисей (устье)	0,11
	Лена (устье)	0,14
	Лена (Якутск)	0,15
	Амур (устье)	0,19

Таблица 9.2 – Значения константы для некоторых распространенных веществ загрязняющих водоемы

Вещество	, т/год
1. Взвешенные вещества	0,05
2. Нефть и нефтепродукты
3. Медь
4. Цинк
5. Аммиак
6. Мышьяк
7. Цианиды
8. Кадмий
9. Ртуть
10. Свинец
11. Фтор	0,01
12. Нитраты	0,1
13. Бензол
14. Селен

10. Задания к расчетам

1. Пользуясь исходными данными по химическому составу сточных вод, вод естественного водоема (таблица 9.1) и вод определенного назначения (таблица 9.2), установить:

v степень разбавления сточных вод в водоеме в заданном створе;

v необходимую степень очистки сточных вод от взвешенных частиц;

v степень очистки от загрязнителей, определяющих БПК_полн с учетом расчетной концентрации кислорода в сточных водах;

v расчетное изменение реакции среды (рН) водоема при сбрасывании в него сточных подготовленных и неподготовленных вод;

v степень очистки загрязненных жидкостей от растворенных в них вредных веществ;

v мероприятия по снижению уровня теплового загрязнения водоема.

2. Составить комплекс мероприятий по снижению загрязнения поверхностных водоемов производственными сточными водами в соответствии предложенным примерным перечнем в Приложении.

Таблица 10.1 – Химический состав сточных и природных вод для расчета необходимой степени очистки сточных вод на очистных сооружениях

№ п/п	Параметры сточных и природных вод	Вариант задания
	Сточные воды предприятия
1.	Расход сточных вод, q (м /с)		2,5	3,5		4,5
2.	Концентрация взвешенных веществ, (мг/л)
3.	Время протекания воды от места сброса до расчетного створа, t (сут)	0,3	1,0	0,7	0,8	1,2	1,5	2,0	2,5	0,5	1,3

Продолжение таблицы 10.1

№ п/п	Параметры сточных и природных вод	Вариант задания
4.	Полная биохимическая потребность сточной воды в кислороде, (мг/л)
5.	Содержание кислоты в сточных водах, (мг-экв/л)
6.	Температура сточных вод, t° C
7.	Содержание вредных веществ, (мг/л):
	мышьяк	0,06	0,07	0,02	0,04	0,01	0,02	0,8	0,5	0,09	0,08
	ртуть	0,01	0,01	0,006	0,005	0,02	0,06	0,03	0,005	0,006	0,04
	селен	0,003	0,004	0,002	0,001	0,005	0,004	0,004	0,004	0,003	0,004
	свинец	0,5	0,2	0,31	0,1	0,16	0,17	0,6	0,7	0,5	0,6
	кадмий	0,04	0,05	0,02	0,05	0,07	0,05	0,06	0,09	0,5	0,04
	цинк	2,1	1,5	1,2	1,8	2,0	3,0	3,0	2,5	3,0	2,4
	фтор	1,5	2,1	2,6	2,4	1,2	2,8	2,0	1,8	2,6	1,8
	аммиак (по азоту)	2,0	1,0	3,5	4,0	2,0	3,0	1,0	2,0	3,5	2,0
	нитраты (по азоту)
	нефть многосернистая	0,7	0,9	0,2	0,3	0,5	0,5	0,5	0,8	0,5	0,6

Продолжение таблицы 10.1

№ п/п	Параметры сточных и природных вод	Вариант задания
	фенол	0,06	0,02	0,05	0,07	0,02	0,05	0,05	0,01	0,06	0,02
	бензол	0,7	0,8	0,6	0,5	0,7	1,0	2,0	0,7	0,5	0,8
	цианиды	0,06	0,07	0,05	0,04	0,05	0,07	0,06	0,03	0,08	0,07
	Речная вода, куда сбрасываются сточные воды
8.	Расход воды, Q (м /с)
9.	Коэффициент смешения, j	0,3	0,3	0,4	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,4	0,5
10.	Концентрация взвешенных веществ до сброса сточных вод, (мг/л)								10,5	9,5	11,5
11.	Биохимическая потребность в кислороде, или (мг/л)	2,2	1,8	2,1	2,2	1,7	2,5	2,4	2,6	2,2	2,0
12.	Содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса сточных вод, (мг/л)	7,5	8,0	8,5	8,0	7,5	8,2	7,2	6,5	9,5
13.	рН		7,2	6,9	7,8	7,3	6,8		8,2	6,6	7,8
14.	Щелочность, (мг/л)	3,5	3,2	5,0	3,0	7,0	6,0	3,3	4,6	6,5	5,0

Продолжение таблицы 10.1

№ п/п	Параметры сточных и природных вод	Вариант задания
15.	Максимальная температура в наиболее теплый летний месяц до спуска сточных вод, t°,
16.	Содержание вредных веществ, (мг/л):
	кадмий	0,06	0,001	-	0,003	0,001	0,002	0,003	-	-	0,003
	ртуть	0,002	-	-	0,001	0,004	-	-	-	-	0,001
	свинец	0,001	0,005	-	-	0,005	0,005	0,006	0,03	0,01	-
	цинк	0,05	0,02	0,05	-	-	0,01	0,02	0,05	0,06	0,01
	фтор	0,7	1,2	0,8	0,5	0,4	0,8	1,2	0,8	1,2	1,0
	мышьяк	-	-	0,02	-	-	-	-	0,01	0,03	-
	аммиак (по азоту)	0,3	0,4	0,01	0,5	-	0,05	-	0,2	0,03	0,01
	нитраты (по азоту)	2,0	4,0	3,0	1,5	1,8	3,0	2,0	2,0	0,6	2,0
	бензол	0,2	-	0,05	-	0,03	-	-	-	-	-
	нефть многосернистая	-	-	-	0,001	0,01	-	0,01	-	0,01	0,05
	фенол	-	-	-	0,0005	-	-	-	-	-	-
17.	Капитальные вложения в водоохранные мероприятия, К, (10 руб/год)
18.	Эксплуатационные расходы, С, (10 руб/год)

Продолжение таблицы 10.1

№ п/п	Параметры сточных и природных вод	Вариант задания
19.	Эффективность системы очистки сточных вод
20.	Годовой объем сброса сточных вод, 10 м /год

Таблица 10.2 – Хозяйственное назначение водоема

Таблица 10.3 – Расчет необходимой степени очистки сточных вод на очистных сооружениях

№ варианта	Степень разбавления	, %	, %	, % содержания растворенного кислорода	, %	Максимально допустимая температура сброса сточных вод	Эффективность очистки по видам ЛПВ

3. Результаты работы представить в виде развернутых расчетов по пунктам задания с подробными пояснениями (см. прил.). После завершения всех расчетов свести их в таблицу 9.3. Указать мероприятия по уменьшению загрязнения поверхностных водоемов производственными сточными водами. Порядок выполнения расчетов для определения условий возможности спуска сточных вод в водоемы приведен в тексте.