Практическая работа № 4. Расчет концентраций загрязняющих веществ в сбросе сточных вод машиностроительного предприятия

Цель работы: изучить методику расчетов концентраций загрязняющих веществ в сточных водах промышленного предприятия; выполнить расчет концентраций ЗВ в сбросе сточных вод.

Сточные воды – это воды, отводимые после использования их в бытовой или производственной деятельности человека. Загрязняющими воду веществами называются вещества, нарушающие нормы качества воды.

Загрязнения сточных вод разделяют на группы: нерастворимые, коллоидные, растворимые, минеральные (песок, минеральные соли, шлак, кислоты, щелочи) и органические (растительные и животные), бактериальные и биологические.

Машиностроительные предприятия сбрасывают три типа загрязненных вод: бытовые, поверхностные и производственные.

Бытовые воды образуются при работе душевых, туалетов, столовых. Эти воды очищаются на станциях очистки городов, районов.

Поверхностные сточные воды – это воды, стекающие с территорий предприятий при дождях, таянии снега, поливке территории. Основными загрязнениями этих вод являются механические загрязнения (песок, опилки, стружка, сажа), нефтепродукты (бензин, керосин, масла).

Основными источниками загрязнения сточных вод на машиностроительном предприятии являются:

- металлургическое оборудование, требующее водяного охлаждения;

- устройства газоочистки, оборудование гидровыбивки литья;

- кузнечно-прессовое оборудование с водяным охлаждением;

- промывка термического оборудования, закалочных ванн;

- промывка травильных и закалочных ванн.

Каждое производство дает специфическое загрязнение сточных вод. Металлургические цеха используют воду для охлаждения оборудования и загрязняют ее взвешенными веществами и маслами. Сточные воды кузнечно-прессовых цехов содержат крупные частицы окалины, пыль, масла. Основу загрязнения сточных вод механических цехов составляют механические и абразивные частицы, пыль, масла и СОЖ. Гальваническое производство загрязняет сточные воды щелочами, кислотами, солями тяжелых металлов, окалиной и пылью. Сточные воды термических цехов загрязнены минеральной пылью, окалиной, тяжелыми металлами, маслами.

Качество воды в водоемах нормируется в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнений». Согласно нормативной документации водоемы подразделяют:

- водоемы питьевого и культурно-бытового назначения (I категория);

- водоемы рыбохозяйственного назначения (II категория).

Показатели свойств воды в водоемах I категории должны соответствовать нормам в отборе, расположенном на расстоянии 1 км выше по течению от пункта водоиспользования. В водоемах II категории свойства воды должны соответствовать норме не далее 500 м от места выпуска загрязнений.

В основу нормирования вредных и ядовитых веществ в водоемах положен принцип лимитирующих показателей вредностей (ЛПВ), т.е. наиболее вероятного неблагоприятного воздействия каждого вещества. Качество воды в водоемах I категории оценивается с помощью санитарно–токсикологических, общесанитарных и органолептических ЛПВ. Для водоемов II категории рыбохозяйственного назначения дополнительно используются токсикологические и рыбохозяйственные ЛПВ.

Нормируемые значения устанавливаются для следующих показателей свойств воды: количества механических взвешенных веществ и плавающих примесей, значение рН, концентрация минеральных примесей, содержание растворенного кислорода, биохимическая потребность в кислороде, ПДК ядовитых и вредных веществ, содержание болезнетворных бактерий, прозрачность и окраска воды, запах и привкус, температура воды.

Во всех водоемах показатели санитарного состояния должны соответствовать соотношению

, (4.1)

где – концентрация вещества i -го ЛПВ в створе водоема;

ПДК – предельно допустимая концентрация i -го вещества.

Для водоемов I категории проверяется выполнение трех неравенств, а для II категории – пяти неравенств.

Условия спуска сточных вод определены «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

Запрещается сброс сточных вод, которые могут быть использованы:

- в системах оборотного или повторного водоснабжения, в бессточных производствах воды;

- вод, содержащих ценные отходы, реагенты в количествах, превышающих ПДК;

- вод, содержащих вещества, для которых не установлена ПДК.

Указанные требования к сбросу сточных вод распространяются на все существующие выпуски производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод любых объектов независимо от ведомственной принадлежности. В требованиях к спуску сточных вод в водные объекты учитываются степени возможного смешения и разбавления сточных вод водой объекта на пути от места выпуска сточных вод до расчетного створа ближайшего пункта (хозяйственно-питьевого, культурно-бытового или рыбохозяйственного) водопользования. Место выпуска должно располагаться ниже по течению реки от границ населенного пункта и всех мест его водопользования.

Методика расчета допустимой концентрации загрязняющих веществ в сточных водах. Расчет допустимого состава сточных вод проводится с учетом, во-первых, характеристик загрязнений; во-вторых, характеристик водоема, в который сбрасываются сточные воды.

Допустимая концентрация взвешенных веществ С_о^взв определяется по формуле

С_о ^взв < С _в^взв + п·ПДК^взв, (4.2)

где С_в^взв – концентрация взвешенных веществ в водоеме до сброса сточных вод;

ПДК^взв – предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в водоеме;

п – кратность разбавления, т.е. доля расхода воды водоема в разбавлении сточных вод.

В основу расчета допустимой концентрации загрязнений в сбросе сточных вод положен процесс уменьшения концентраций загрязнений за счет перемешивания сточных вод с водной средой водоема. Характеристикой интенсивности процесса разбавления служит кратность разбавления. Расчет кратности разбавления п ведется по формуле

n =(С_о -C_в)/(C-C_в), (4.3)

где С_о – концентрация загрязнений в сточных водах;

С_в и С – концентрация загрязнений в водоеме до и после сброса.

В случае сброса в водоем с направленным течением кратность разбавления рассчитывается по формуле

n = (m Q_в+ Q_v) /Q_v, (4.4)

где т – коэффициент смешения, характеризующий часть воды водоема, которая участвует в разбавлении;

Q_в – расход воды в водоеме;

Q_v – объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем.

Расчет допустимой концентрации вредных растворимых веществ в сточных водах проводится по формуле

C_о ⁱ ≤ n(C_m ⁱ – C_в ⁱ)+ C_в ⁱ, (4.5)

где – максимально допустимая концентрация i -го вещества с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ этой группы лимитирующих показателей (ЛПВ);

– концентрация i -го вещества в водоеме до сброса сточных вод.

определяется по формуле:

= ПДК_i (1 – / ПДК_i). (4.6)

Машиностроительное предприятие, расположенное вблизи рек, при решении вопроса сброса сточных вод должно обосновать возможность сброса. Для этой цели используется расчет по методу Фролова-Родзиллера, основанный на решении дифференциального уравнения турбулентной диффузии. В расчете приняты допущения: речной поток безграничный, начальное разбавление отсутствует, выпуск сточных вод сосредоточенный.