Очистки - (1/к(т))1п(бпк5 кон/бпк5 нач) •

Площадь S свободной поверхности пруда (С20], стр.36)

S - (L C"(Q₂) (БПК₅ нач - БПК₅ кон»/(к (С"(0₂) - C(0₂))Z) ,

где L - объемный суточный расход сточных вод, м³/сут.;

С*(0₂) - равновесная концентрация кислорода в воде, имеющей кон­такт с атмосферным воздухом, при заданной температуре, мг/л;

С(0₂) - остаточная концентрация кислорода в очищенной воде (ориен­тировочно С > 2 мг/л по согласованию с СЭС в каждом от­дельном случае), мг/л;

ЕПК5 нач. БПК5 _Кон " биологическое потребление кислорода, соответ­ственно, в исходной сточной воде и в воде после очистки, мг Ог/л;

кисп - коэффициент использования пруда;

к(Т) - константа скорости реакции биохимического разложения орга­ники (1-го порядка) при температуре Т°С, 1/сут

k(T) - к(20) 1.047^(Т " ²⁰⁾ ;

2 - атмосферная реакция, обычно Z » 3 - 4 м*мг/(л*сут).

А теперь условие задачи. Рассчитайте размеры биологического пруда для более глубокой очистки сточных вод сахарного завода. Перед поступ­лением в пруд сточные воды проходят предварительную искуссственную био­логическую очистку.

Исходные данные: L - 1500 мЗ/сут, ЕПКэ нач - 25 мг/л, ЕПК5 _КОн -

- 5 мг/л, Т - 10°С, к(20) - 0.1 1/сут (для естественной аэрации), кисп - 0.35 при соотношении ширины и длины пруда от 1:1 до 1:3.

Задача 70. Предельно допустимый сброс консервативного загряз­нителя.

"Санитарные правила" и "Правила охраны поверхностных вод от заг­рязнений" устанавливают две категории водоемов (или их участков): 1 -

- водоемы питьевого и культурно - бытового назначения и 2 - водоемы рыбохозяйственного назначения.

Состав и свойства воды в водоемах 1-й категории должны соответ­ствовать нормам в контрольных створах, расположенных в реках на рас­стоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (а в непроточных водоемах - в радиусе 1 км от пункта водопользования).

Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоемах должны соот­ветствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем вы­пуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска (нет течений) - не далее чем в 500 м от места выпуска.

Правила устанавливают нормы для следующих параметров воды водо­емов: концентрация взвешенных веществ, запах, привкус, температура, рН, концентрации минеральных примесей и кислорода, БПК, концентрации ядовитых и вредных веществ а также наличие болезнетворных бактерий.

По действующим нормам сброс очищенных сточных вод не должен уве­личивать концентрацию взвешенных веществ в водоемах 1-й категории в контрольном створе более чем на 0.25 мг/л. Исходя из этих требований

ВПКз нач, ЕПК5 кон ^- биологическое потребление кислорода, соответ­ственно, в исходной сточной воде и в воде после очистки, мг Ог/л;

кисп - коэффициент использования пруда;

к(Т) - константа скорости реакции биохимического разложения орга­ники (1-го порядка) при температуре Т°С, 1/сут

k(T) - к(20) 1.047^(Т " ²⁰⁾ ;

2 - атмосферная реакция, обычно 2-3-4 м*мг/(л*сут).

А теперь условие задачи. Рассчитайте размеры биологического пруда для более глубокой очистки сточных вод сахарного завода. Перед поступ­лением в пруд сточные воды проходят предварительную искуссственную био­логическую очистку.

Исходные данные: L - 1500 м³/сут, БПК5 нач - 25 мг/л, БПК5 кон -

- 5 мг/л, Т - 10°С, к(20) - 0.1 1/сут (для естественной аэрации), кисп - 0.35 при соотношении ширины и длины пруда от 1:1 до 1:3.

Задача 70. Предельно допустимый сброс консервативного загряз­нителя.

"Санитарные правила" и "Правила охраны поверхностных вод от заг­рязнений" устанавливают две категории водоемов (или их участков): 1 -

- водоемы питьевого и культурно - бытового назначения и 2 - водоемы рыбохозяйственного назначения.

Состав и свойства воды в водоемах 1-й категории должны соответ­ствовать нормам в контрольных створах, расположенных в реках на рас­стоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (а в непроточных водоемах - в радиусе 1 км от пункта водопользования).

Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоемах должны соот­ветствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем вы­пуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска (нет течений) - не далее чем в 500 м от места выпуска.

Правила устанавливают нормы для следующих параметров воды водо­емов: концентрация взвешенных веществ, запах, привкус, температура, рН, концентрации минеральных примесей и кислорода, ВПК, концентрации ядовитых и вредных веществ а также наличие болезнетворных бактерий.

По действующим нормам сброс очищенных сточных вод не должен уве­личивать концентрацию взвешенных веществ в водоемах 1-й категории в контрольном створе более чем на 0.25 мг/л. Исходя из этих требований определяют эффективность очистки сточных вод от взвешенных веществ, отвечающую природоохранным нормам.

А теперь условие аадачи. Определите трубуемую эффективность э очистки и допустимую концентрацию С_с взвешенных веществ (консерватив­ные загрязнения) в очищенных сточных водах, сбрасыаемых в в проточный водоем 1-й категории.

Расход воды в реке L_p - 30 м³/с. Концентрация взвешенных веществ в реке выше точки сброса С_р - 3 мг/л. Расход сточных вод 1__с =0.8 м³/с. Начальная концентрация взвешенных веществ в сточной воде С_Со=300 мг/л. Коэффициент смешения v » 0.9 (его рассчитывают по методике Родаиллера для створа, расположенного на 1 км выше по течению перед ближайшим пунктом водоразбора).

Пояснение. Коэффициент смешения (разбавления) v показывает, какая часть воды водоема участвует в смешении (0 < v < 1). Не путайте v с кратностью п разбавления сточных вод

n - (L_c + v Lp)/L_c, n > 1 .

Задача 71. Предельно допустимые сбросы.

В городе нефтеперерабатывающее предприятие - единственный загряэг нитель сточных вод нефтепродуктами (НП). Смешиваясь с городскими сточ­ными водами (кратность разбавления щ - 5, эффективность очистки 3i - 0) и пройдя механическую (пг » .0, Эг - 0.35), биологическую (пз - 0, Эз - 0.5) очистку и доочистку (п4- 0, Э4 - 0.5), стоки сбра­сываются в водоем рыбохозяиственного назначения, для которого ПДК(НП)--0.05 мг/л. В м^сте сброса в водоем сточные воды снова разбавляются в 5 раз в точках на расстоянии 500 м от места сброса (г>5 - 5). Оцените максимально возможную концентрацию Ci нефтепродуктов в стоках нефте­перерабатывающего предприятия.

—> Ci, щ, 3i —> Сг, п₂, Эг — > ... —-> Cs. п₅, Эб

Задача 72. Предельно допустимый сброс неконсервативного загрязни­теля.

Известно, что величина БПК речной воды - это результат динамичес­кого равновесия между процессами образования и разложения органических веществ (неконсервативные загрязнения) в реке. Если в реку дополни­тельно сбрасывают со сточными водами органику, то ниже по течению от места сброса в результате самоочищения речной воды ВПК снижается при­близительно по экспоненциальному закону. С учетом разбавления концен­трация органики в сбрасываемых в реку сточных водах не должна превы­шать величины, оцениваемой с помощью приближенного материального бал-ланса

LpCplO^_ia + LcC_c10~^kt < (vL_p + L_c)UflK + (1 - v)LpCplO~^kt ,

где Lp - расход речной воды; L_c - расход сточных вод;

С - концентрация примеси или величина ЕПК, пропорциональная кон-

центации примеси; t - время, в продолжение которого загрязнение течением удаляется

от места сброса на расстояние 1. При 20°С константа скорости окисления органики в реке к - 0.1 ч^-1 (реакция 1-го порядка).

А теперь условие задачи. БПКр речной воды выше сброса равно 1 мг/л, L_D - 100 м³/с. Средняя скорость течения в реке и « 0.3 м/с. Средняя глубина реки h - 3 м. Lc » 2 м³/с. На расстоянии 1_Ф » 31 км (по форватеру) от места сброса сточных вод расположен водозабор насе­ленного пункта. Найти допустимое значение БПКс в сбрасываемых сточных водах, при котором ВПК в контрольном створе перед водозабором не пре­вышает санитарной нормы 2 мг/л.

Если начальное значение ЕПКсо в сточных водах равно 200 мг/л, то какой должна быть эффективность предварительной очистки сточных вод перед их сбросом в реку?

Расчетные формулы для определения коэффициента т смешения (раз­бавления)

т - (1 - а)/(1 + B(Lp/L_c)) , В - ехр(- а 1^5/3) ,

^{tf - * Ч> (D}_T^/L_C^{)1/3 , if - VI , D}_x ^{- u h/200 ,}

где 1 - расстояние по прямой от точки спуска сточных вод до точки во­дозабора, м; Dt - коэффициент турбулентной диффузии, м²/с;

+ - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (если вы­пуск у берега, то + - 1, если в середине реки, то <> - 1.5). В данной задачи примите ф = 1.

Задача 73. Контроль качества питьевой воды.

По результатам определения состава воды оцените ее пригодность для питьевых целей (общее солесодержание, общая жесткость, щелочность). Иввестно, что по остальным показателям вода удовлетворяет требованиям ГОСТ (табл.33).

Концентрация ионов в питьевой воде, мг/л

Na⁺ 23 СГ 42.5 Mff²"¹" 12.2

К⁺ 1.2 504⁸~ 52

Са²⁺ 46.8 НСОз" 124.6

Задача 74. Контроль качества питьевой воды.

Сравните качеотво воды двух источников по приведенным данным. Ка­кую предварительную обработку должна пройти вода каждого из источников для того, чтобы ее можно было использовать для централизованного водо­снабжения (табл.33)?

Показатель	Водоисточник 1	Водоисточник 2
Сухой остаток, мг/л	1230	835
Концентрации ионов, мг/л
Na+	391	21
Саг+	22	148
Me2*	20	52
нсоз"	178	302
S042"	346	142
СГ	350	160
Fe3+	5.6	0.2
F"	1.9	0.5
Жесткость общая, ммоль/л	2.9	11.6
Коли-индекс, л-1	0	2500

Задача 75. Биологическая очистка сточных вод.

Для бытовых сточных вод определите БПК_Полн , концентрации взве­шенных веществ, азота и фосфора при водоотведении 150 и 500 л на чело­века в сутки (табл.36). Рассчитайте также отношение ВПХ_Полн : N : Р. Можно ли эти воды подавать на биоочистку без предварительной обработки?

Задача 76. Биологическая очистка сточных вод.

Проанализируйте показатели сточной воды, представленные в табли­це. Ливневые стоки на очистные не поступают.

Каково количество добавляемого в сточную.воду активного ила?

Каково сдержание в сточной воде биологически неокисляемых приме­сей (считайте, что ЕПК_Полн. - 1-16 ЕПК5)?

Каково соотношение ЕПКполн : N : Р и нужно ли добавлять биогенные элементы в систему биоочистки?

Сравните эффективность очистки от фосфатов в отстойниках и в био­фильтрах.

Удовлетворяют ли количества железа и СПАВ в исходной сточной воде нормам для вод, направляемых на биологическую очистку?

Какова эффективность удаления бактерий на первой и второй ступе­нях очистки? Требуется ли обеззараживание осадков, образующихся в пер­вичных отстойниках?

Таблица

Показатели работы очистных сооружений, усредненные эа трое суток

1 1	2 | 3 ' 1	1 *	1 5
хпк, мгОг/л . |	1 380 |	|	1 178
Фосфор (в пересчете на |	1	1
Р2О5), мг/л I	8.1*"	1 7.1	| 1.8
Азот, MTN/Л 1	1	I
общий I	36***1	I	I 29
аммонийный (NH4+) 1	28 |	I 27	I 26
нитритный (NO2-) 1	0 1	1	1 1.1
нитратный (NO3-) |	D 1	1	1 0
СПАВ, мг/л I	3,5 |	I	1 2.1
Хлориды (С1~), мг/л |	108 I	i 108	I 115
Железо (Fe), мг/л |	5.6 |	I 4.9	| 0.8
Число колоний на питат. |	1	1
среде Эндо, тыс./мл I	75 |	1 29	I 5.4
Растворенный Ог, мг/л I	0 1	1	| 5.7

* Показатели работы очистных сооружений усреднены за трое суток. ** Проба, профильтрованная через бумажный фильтр. *** Проба, отстоенная в цилиндре.

Задача 77. Показатели качества природных вод.

В чем заключается разница между показателями "мутность", "проз­рачность" и "взвешенные вещества"?

Задача 78. Контроль качества питьевой воды.

Пригодна ли вода для питьевых целей, если по всем показателям нормативы соблюдены, а из токсичных веществ обнаружены бериллий, селен и свинец в концентрациях,'равных их ПДК (табл.33)?

Задача 79. Биологическая очистка сточных вод.

Две воды, имеющие одинаковую загрязненность по ХПК, равную 400 мг/л, поступают на биологическую очистку. Какая из них после очис­тки окажется чище, если исходная величина ЕПКполн Для первой воды со­ставляет 325 мг/л, а для второй - 240 мг/л?

Задача 80. Кислород в воде.

Определите равновесную концентрацию кислорода (мг/л) в воде, на­ходящейся в контакте с воздухом при температуре Т - 25°С. Влажность воздуха равна 80Z. См. также табл.2 и 18.

Задача 81. Диоксид углерода в воде.

Дистиллированная вода в стакане находится в контакте с атмосфер­ным воздухом, в котором содержание СОг составляет 0.034Х по объему (фон по С02 в сухом воздухе к началу 90-х годов). Атмосферное давление 10⁵ Па, температура 20°С, влажность 60%.

1). Чему равно парциальное давление Р(С02) в воздухе?

2). Чему равна мольная доля у(С0₂) диоксида углерода в воздухе?

3). Чему равна мольная доля х(СОг) диоксида углерода в воде после установления равновесия с воздухом (табл.18)?

4). Чему равны СН⁺] и рН воды в предположении, что в воздухе от­сутствуют другие кислые компоненты вроде S0₂ и N02.

Задача 82. Реабилитация сельскохозяйственных угодий.

В результате испытания ядерного оружия в атмосфере до 1963 г. глобальное фоновое загрязнение почв радионуклидом ¹³⁷Cs составило 0.1 - 0.2 Ки/км². Период полураспада ¹³⁷Cs равен около 30 лет, т.е. за год распадается около 1.5% радионуклидов.

После аварии на ЧАЭС в апреле 1986 г. были дополнительно загряз­нены цезием-137 обширные территории Белоруссии, Украины, России. От­дельные местности загрязнены до уровня 60 Ки/км² и выше.

Одно из частых предложений по дезактивации почв заключается в том, что нужно посеять и вырастить растения с высоким коэффициентом накопления радионуклидов (например, бобовые), обеспечить технологию возделывания, повышающую накопление радионуклидов (например, путем внесения азотных удобрени), а затем захоронить биомассу растений в могильниках.

Оцените целесообразность очистки загрязненных цезием - 137 почв (40 Ки/км²) путем "выкачивания" радионуклидов в зеленую массу расте­ний с последующим их захоронением в могильнике. Известно, что в дан­ных условиях можно максимально накопить в специально подобранных сор­тах растений активность 10^_6 Ки/(кг сухой массы). Известно также, что максимальный урожай биомассы может составить 400 т сухой массы с 1 км².