Вариант – 10 (стр. 3 )

Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы регламентируются “Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами” и “Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей” Министерства здравоохранения СССР, содержащими указания по предотвращению и устранению загрязнения производственными сточными водами поверхностных водоемов — рек, озер, искусственных каналов, водохранилищ и морей.

Наблюдение за санитарным состоянием водоемов и соблюдением условий выпуска производственных сточных вод осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями. Порядок осуществления контроля качества воды поверхностных водоемов определяется сезонными колебаниями состава воды и характером их хозяйственного использования. Контроль заключается в периодических комплексных обследованиях водоемов и в химических, микробиологических и гидробиологических анализах образцов воды. Число пунктов отбора и количество отобранных проб определяется в соответствии с гидрологическими особенностями водоема и расположением источников загрязнения.

В отобранных образцах воды определяются следующие показатели: температура, прозрачность, запах, рН, содержание взвешенных веществ и их зольность, сухого остатка и его зольность, жесткость, щелочность, содержание растворенного кислорода, окисляемость, БПК, ХПК, содержание общего железа, кальция, азота, аммонийных солей, нитритов, нитратов, сульфатов, фосфатов, хлоридов. Кроме того, в соответствии с местными условиями производится анализ на содержание специфических компонентов производственных сточных вод — металлов, нефтепродуктов, пестицидов.

Микробиологические и гидробиологические анализы дополняют данные о химическом составе и характеризуют степень эпидемиологической опасности и эффект воздействия сбросов производственных сточных вод на экосистему водоемов. Содержание вредных веществ в воде водоемов и в производственных стоках нормируется на основе определения предельно допустимых концентраций (ПДК) — основного гигиенического критерия качества воды водоемов, используемого органами Государственного контроля. ПДК — это максимальные концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения и не ухудшают гигиенических условий водопользования.

ПДК устанавливаются на основе определения влияния веществ на организм человека с учетом различных признаков вредности (токсичности, изменения органолептических свойств воды и санитарного режима водоемов). ПДК для используемого вещества устанавливается по тому признаку вредности, при котором концентрация этого вещества наименьшая, и этот признак устанавливается для данного вещества лимитирующим.

В нашей стране ПДК приняты как основной норматив, служащий для предупредительного и текущего санитарного надзора. Соблюдение этого норматива на практике способствует сохранению воды поверхностных водоемов, пригодной для быта и отдыха населения. Это — основной критерий эффективности разрабатываемых и проводимых водоохранных мероприятий, основа расчета предельно попустимого сброса предприятий (ПДС), основа прогноза качества воды при развитии промышленности в новых осваиваемых районах.

Нормативные качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Правила устанавливают нормативы качества воды для водоемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду — участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных пунктов.

Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования производится органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив использования водоемов. Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания и организованного отдыха, территория населенного пункта и т. д.), а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

Для каждого из двух видов водопользования правилами установлены приведенные ниже показатели состава воды водоема в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Растворенный кислород. В воде водоема (после смешения с ней сточных вод) количество растворенного кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 ч дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Полная потребность воды в кислороде при температуре 20°С не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида, а также морей.

Взвешенные вещества. Содержание взвешенных веществ в воде водоема после спуска сточных вод не должно увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида. Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных веществ, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде до 5%. Сточные воды, содержащие взвешенные вещества со скоростью осаждения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ, спускать запрещается.

Запахи и привкусы. Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 3 баллов для морей и 2 баллов, обнаруживаемых для водоемов первого вида непосредственно или при последующем хлорировании и для водоемов второго вида непосредственно. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу рыбы.

Окраска. В столбике воды высотой 20 см для водоемов первого вида и 10 см для водоемов второго вида и морей окраска не должна обнаруживаться.

Реакция воды. После смешения со сточными водами реакция воды водоема должна быть 6,5рН8,5.

Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должна оказывать прямое или косвенное вредное действие на здоровье населения.

Плавающие примеси. Сточные воды не должны содержать минеральных масел и других плавающих веществ в таких количествах, которые способны образовать на поверхности водоема пленки, пятна и скопления.

Возбудители заболеваний. В воде водоемов не должно быть возбудителей заболеваний. Сточные воды, содержащие возбудители заболеваний, должны подвергаться обеззараживанию после предварительной очистки. Методы обеззараживания биологически очищенных сточных вод должны обеспечивать коли-индекс не более 1000 при содержании остаточного хлора не менее 1,5 мг/л. Коли-индекс для морской воды должен быть согласован с органами Государственного санитарного надзора.

("14") Минеральный состав. Для водоемов первого вида минеральный состав не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л, а для водоемов второго вида состав нормируется по приведенному выше показателю “Привкусы”.

Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем не должна повышаться летом более чем на 3° по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.

Нормативы качества воды водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях. Эти нормативы установлены применительно к двум видам водопользования: к первому виду относятся водоемы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыб; ко второму — водоемы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей. Вид рыбохозяйственного использования водоема определяется органами Рыбоохраны с учетом перспективного развития рыбного хозяйства и промысла. Нормативы состава и свойств воды водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, в зависимости от местных условий могут относиться к району выпуска сточных вод при быстром смешении их с водой водоема или к району ниже выпуска сточных вод с учетом возможной степени их смешения и разбавления на участке от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоема. На участках массового нереста и нагула рыб выпуск сточных вод не разрешается. При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоемы предъявляются более высокие требования, чем при выпуске сточных вод в водоемы, используемые для питьевых и культурно-бытовых нужд населения.

Растворенный кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида, в летний период — не ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня для всех водоемов.

Биохимическая потребность в кислороде. БПКполн при температуре 20 °С не должна превышать 3 мг/л в водоемах обоих видов. Если в зимний период содержание растворенного кислорода в воде водоемов первого и второго вида водопользования снижается соответственно до 6 и 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют ВПК воды.

Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должна оказывать прямое или косвенное вредное действие на рыб и водные организмы, служащие кормом для рыб.

Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем не должна повышаться в летний период более чем на 3°, а в зимний более чем на 5°. Следует учитывать, что с повышением температуры восприимчивость организмов к токсичным веществам увеличивается.

Предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в воде водоемов регламентируются “Санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений”.

Большое внимание в последние годы уделяется вопросам предупреждения и устранения загрязнений прибрежных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в сторону от этих границ. При использовании прибрежных районов морей в качестве приемника производственных сточных вод содержание вредных веществ в морях не должно превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточных дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как лечебный, оздоровительный, культурно-бытовой и гигиенический фактор. Правила относятся не к морю вообще, а к только к тем прибрежным его районам, которые предназначены для лечения, отдыха, купания, спортивных мероприятий и находятся в пределах границ населенных пунктов, санаториев, домов отдыха, туристических баз и пр.

Состав и свойства воды поверхностных водоемов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не должны превышать нормативы, изложенные в приложении 1 к “Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами” и в перечне “Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования” (1983).

Основы нормирования в санитарной охране водоемов базируются на ПДК отдельных вредных веществ, поступающих в водоемы со сточными водами. Практически же в их составе после соответствующей очистки при спуске в водоемы содержатся десятки различных вредных веществ, совместное присутствие которых может взаимно усиливать вредное воздействие.

была предложена методика расчета условий спуска производственных сточных вод при совместном присутствии в них нескольких вредных веществ. В соответствии с этой методикой сумма концентраций всех веществ (нормируемых по одному признаку вредности), выраженных в долях от соответствующих ПДК для каждого вещества в отдельности, не должна превышать единицы.

В соответствии с новыми разработками ПДК и ОБУВ лимитирующий признак вредности учитывается при совместном содержании нескольких вредных веществ в воде. В случае присутствия в воде веществ 1-го и 2-го класса опасности рассчитывается суммарный показатель (по методике ) по формуле:

или

,

где С1, С2, …, Сi — концентрации веществ 1-го и 2-го класса опасности в воде водоема;

С1п. д., С2п. д., ..., Сiп. д. — ПДК, установленные для соответствующих веществ в воде водоема.

Если при расчете условие формулы не соблюдается, то санитарное состояние водоема не удовлетворяет нормативным требованиям и необходимо осуществить мероприятия по повышению эффективности очистки производственных сточных вод перед их спуском в водоем.

Все расчеты по определению условий спуска сточных вод в водоем следует производить для самых невыгодных гидрологических условий: для незарегулированных рек — на средний расход наиболее маловодного месяца гидрологического года 95%-ной обеспеченности;

("15") для нижних бьефов зарегулированных рек — на минимальный гарантированный пропуск гидроузла;

для озер и водохранилищ — при наименьших уровнях воды в них;

для морей, озер, водохранилищ — при наиболее неблагоприятном направлении течений к ближайшему пункту водопользования.

Условия спуска сточных вод в водоемы, изложенные в Правилах, распространяются на все объекты канализования независимо от их ведомственной подчиненности.

7. Очистка сточных вод от суспензий и взвесей.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданные эффективность и надежность работы любого очистного устройства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентраций примесей и расходов сточной воды. Например, залповые сбросы отработанных технологических растворов в термических, травильных и гальванических цехах вызывают существенное увеличение концентрации тяжелых металлов в сточных водах на входе в очистные сооружения. Быстрое таяние снега, а также интенсивные дожди вызывают существенное увеличение расхода поверхностных сточных вод на входе в очистные сооружения.

Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооружений в указанных случаях необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этой целью на входе в очистные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет которых определяются характеристиками залповых сбросов. Например, методика расчета усреднителей концентрации примесей, заключающегося в определении объема усреднителя, зависит от значения коэффициента подавления

,

где Сmax — максимальная концентрация примесей в залповых сбросах сточной воды;

Сср — средняя концентрация примесей в сточной воде на входе в очистные устройства;

Сд — допустимая концентрация примесей в сточной воде, при которой обеспечивается нормальная эксплуатация очистных сооружений.

При объем усреднителя определяют по формуле

,

где — превышение расхода сточных вод при залповом сбросе;

— продолжительность залпового сброса.

При объем усреднителя определяют по формуле

.

После расчета объема усреднителя выбирают необходимое число секций, исходя из условия

,

где Н — высота секции усреднителя;

("16") =0,0025 м/с — допустимая скорость движения сточной воды в усреднителе.

Существует большое количество способов очистки сточных вод и различные виды их классификации. Выбор необходимых способов при проектировании станций очистки, как правило, основывается на виде и концентрации преобладающих примесей сточных вод, а именно механических (взвешенных), растворенных и органических. В данном вопросе рассматривается очистка сточных вод только от суспензий и взвесей.

Очистка сточных вод от твердых частиц в зависимости от их свойств, концентрации и фракционного состава на предприятиях осуществляется методами процеживания, отстаивания, отделения твердых частиц в поле действия центробежных сил и фильтрования.

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — предназначено для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживание сточных вод осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители. Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между ними мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом° к горизонту. Размеры поперечного сечения решеток выбирают из условия минимальных потерь давления потока на решетке. Скорость сточной воды в зазоре между стержнями решетки не должна превышать значений 0,8 - 1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. Расчет решеток сводится к определению числа зазоров n, ширины решетки B и потерь напора сточной воды на ней по формулам:

,

где QV — объемный расход сточной воды;

b — ширина прозора;

H — глубина коллектора;

— скорость движения сточной воды в прозорах;

,

где — толщина стержня;

,

где — скорость в канале перед решеткой (=0,7 – 0,8 м/с);

k — коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления решетки в процессе осаждения в ее зазорах примесей сточных вод, принимается равным 2 - 3;

— коэффициент местного сопротивления решеток;

;

— коэффициент, характеризующий форму поперечного сечения стержней решетки: для круглых стержней равно 1,79; прямоугольных — 2,42; овальных — 1,83;

— угол наклона решетки к горизонту.

При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержании примесей в количествах менее 0,0042 м3/ч допускается ручная очистка. Промышленность выпускает вертикальные решетки марки РММВ-1000, применяемые при ширине и глубине коллектора, равных 1000 мм, а также наклонные решетки марок МГ98, МГ98, используемые при ширине коллектора, равной мм, и глубине 1мм. Эти решетки очищают от задерживаемых примесей механически с помощью вертикальных (РММВ-1000) и поворотных граблей. В зависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют на переработку. Однако эта процедура усложняет технологическую схему очистки сточных вод и ухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устранения этих недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающие задержанные примеси, не извлекая, их из воды. Промышленность выпускает решетки-дробилки марок РД-200 и РД-600 с диаметром барабанов соответственно 200 и 600 мм. Средний размер измельченных ими примесей не превышает 10 мм.

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и размеры, и осаждение частиц, склонных к коагулированию и изменяющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объемной концентрации осаждающихся частиц до 1%, что соответствует их массовой концентрации не более 2,6кг/м3 (для частиц с =2600 кг/м3).

("17") Расчет очистных сооружений для отстаивания сточных вод требует определения скорости осаждения (скорости витания) твердых частиц в жидкости. Скорость осаждения может быть получена решением уравнения Стокса для движения сферической частицы в жидкости с учетом влияния силы гидравлического сопротивления, массовых сил и силы Архимеда:

Это уравнение справедливо для ламинарного режима движения (осаждения) частицы в жидкости. С увеличением размеров частиц скорости их осаждения возрастают и ламинарный режим течения нарушается. Для крупных частиц (dч>1мм) скорость осаждения определяется по формуле Риттенгера

где k — коэффициент, зависящий от формы и состояния поверхности частиц. Экспериментальные исследования показали, что в зависимости от вида частиц, их формы, размеров и состояния поверхности величина коэффициента k составляет 1,2...2,3.

Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках и отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка (стоки литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и прокатных цехов) и т. д. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые песколовки.

В горизонтальной песколовки с прямолинейным движением сточной воды, вода поступает в песколовку через входной патрубок. Оседающие в процессе движения воды твердые частицы скапливаются в шламосборнике и на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выходной патрубок направляется для дальнейшей обработки. Удаление осадка из песколовок осуществляют, как правило, ежесуточно. Глубину h1 выбирают из условия : где — время движения воды в песколовке, составляет обычно 30...100 с. Длину песколовки определяют по формуле , где =0,15...0,3 м/с — скорость движения воды в песколовке; k=1,3...1,7 — коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и неравномерности скоростей движения сточной воды в песколовке. Ширину В песколовки определяют с учетом реализации заданного расхода сточных вод (Q); , где n — число секций в песколовке.

Расчет вертикальных песколовок заключается в определении требуемой ее глубины в предположении , где =0,03...0,04 м/с — вертикальная составляющая скорости движения воды; время пребывания сточной воды в песколовке для практических расчетов принимают 120 с.

Для разделения твердых частиц по фракционному составу или по плотности применяют аэрируемые песколовки, в состав которых входят входная труба, воздуховод, воздухораспределители, выходная труба, шламосборник с отверстием для удаления шлама. Крупные фракции осаждаются, как и в горизонтальных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с помощью скребковых механизмов удаляются с поверхности. Длина таких песколовок . Время пребывания сточной воды в песколовке составляет 30...90 с, =0,l...0,2 м/с, удельный расход аэрируемого воздуха 0,00083...0,0014 м3/(м2*с).