Расчет необходимой степени очистки сточных вод по величине pH

Допустимую кислотность сточных вод после химической очистки и перед сбросом в водоем находят по формуле:

(3.8)

Где С^К_о – допустимая кислотность сточных вод после очистки, мг-экв/л;

n – степень разбавления;

С^К – максимальное количество кислоты, которое может быть добавлено к 1 литру речной воды, мл норм.щелочи, которое определяется по графику в зависимостри от pH и щелочности речной воды. СК=0.9 мл норм.щелочи.

Необходимую степень очистки сточных вод (в процентах) от кислоты определяют по формуле:

(3.9)

где С^К_ст – кислотность сточных вод (табл.3.6). мг-экв/л.

Вывод: метод очистки – химический (реакция нейтрализации раствором щелочи). Очистные сооружения: смесители, реакторы, отстойники.

Расчет необходимой степени уменьшения температуры сточных вод перед сбросом их в водоем.

Максимальную допустимую температуру сточных вод t^ст_о, обеспечивающую летом отсутствие перегрева речной воды более чем на 3°С в месте сброса стоков рассчитывают по формуле:

(3.10)

где γ – коэффициент смешения сточной воды и речной воды в расчетном створе;

Q – расход речной воды, м³/с;

q – расход сточной воды, м³/с;

t_ПДК – допустимое повышение температуры речной воды после сброса нагретых сточных вод (табл.3.1), градусы °С;

t^ВЗВ_в – максимальная температура речной воды в наиболее теплый летний месяц до сброса сточных вод (табл.3.5), градусы °С.

Найденная максимальная допустимая температура сточных вод больше, чем температура сточных вод (табл.3.6), следовательно охлаждение сточных вод перед сбросом не требуется.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод и пдс по содержанию отдельных вредных веществ.

Допустимое содержание вредных веществ после очистки рассчитывается по формуле:

(3.11)

где Cⁱ_в – расчетное допустимое содержание i-го вредного вещества после очистки сточных вод, мг/л;

γ – коэффициент смешения сточной и речной воды в расчетном створе;

Q – расход речной воды, м³/с;

q – расход сточной воды, м³/с;

Сⁱ_ПДК – ПДК i-го вещества в речной воде (табл.3.1, 3.2), мг/л;

Сⁱ_в – содержание i-го вредного вещества в речной воде выше створа сброса сточных вод (табл.3.5), мг/л.

1. 

2. нитраты

3. медь

4. свинец

5. фтор

6. аммонийный азот

7. цинк

8. нефтепродукты

В нашем случае превышены ПДК фенола, нитратов, свинца, поэтому сброс сточных вод не разрешается без предварительной очистки. Следует рассчитать необходимую степени очистки от фенола, нитратов, свинца.

Необходимая степень очистки (в процентах) сточных вод от i-го вредного вещества находится по формуле:

(3.12)

где Сⁱ_ст – содержание i-го вредного вещества в сточных водах (табл.3.6), мг/л.

1. 

2. нитраты

3. свинец

Величина фактического сброса загрязнителей (взвешенные вещества, БПК₅, кислотность, вредные вещества) определяется по формуле:

(3.13)

Где М – величина фактического сброса загрязнителя, г/час;

С_ст – концентрация загрязнителя в сточных водах, г/м³;

q – расход сточных вод, м³/час.

1. г/час = 3.78 т/год

2. нитраты г/час = 10406.88 т/год

3. медь г/час = 10.41 т/год

4. свинец 32400 г/час = 283.82 т/год

5. фтор 32400 г/час = 283.82 т/год

6. аммонийный азот 118800 г/час = 1040.69 т/год

7. цинк 4320 г/час = 37.84 т/год

8. нефтепродукты 3240 г/час = 28.38 т/год

9. взвеш.вещества 2019600 г/час = 17691.696 т/год

10. кислоты 432000 г/час = 3784.32 г/год

11. БПК 8640000 г/час = 75686.4 т/год

ПДС вычисляют в граммах на час, поскольку расход сточных вод может меняться во времени.

Величина ПДС определяется по формуле:

(3.14)

где С_о – расчетная допустимая концентрация загрязнителя в сточной воде после очистки, г/м³;

ПДС – величина ПДС загрязнителя, г/час.

1. 

2. нитраты г/час = 4768.24 т/год

3. медь г/час = 67.44 т/год

4. свинец 5443.2 г/час = 47.68 т/год

5. фтор 54432 г/час = 476.8 т/год

6. аммонийный азот 150076.8 г/час = 1314.67 т/год

7. цинк 77137.92 г/час = 675.73 т/год

8. нефтепродукты 6220.8 г/час = 54.49 т/год

9. взвеш.вещества 140940 г/час = 1234.63 т/год

10. кислоты 69984 г/час = 7.56 г/год

11. БПК 80460 г/час = 704.83 т/год

Полученные величины М и ПДС из г/час переводят в тонны в год путем умножения на 24 часа, 365 дней и деления на 10⁶.

Вывод.

Программа водоохранных мероприятий включает выбор метода очистки и очистных аппаратов, обеспечивающих необходимую степень очистки по каждому вредному веществу или их группе.

Анализируя проведенные расчеты, мы приходим к выводу, что фактический сброс свинца, нитратов, фенола, кислот, взвешенных веществ и БПК превысил значения ПДС. Таким образом, стоит разработать программу водоохранных мероприятий именно для этих веществ.

Водоохранные мероприятия для снижения БПК. Метод очистки – биологический. Аэротенк — чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических аэраторов — аэрационной системы, перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает её кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ, поэтому аэротенки являются одним из наиболее совершенных сооружений для биохимической очистки. В зависимости от требуемой степени снижения органического загрязнения сточных вод аэротенки проектируются на полную биологическую очистку и неполную очистку. Т.к. Э_БПК=99%, то требуется полная биологическая очистка.

Водоохранные мероприятия для снижения кислотности сточных вод. Метод очистки – химический (реакция нейтрализации раствором щелочи). Реакция нейтрализации - это химическая реакция между веществом, имеющим свойства кислоты, и основания, которая приводит потере характерных свойств обоих соединений. Наиболее типична реакция нейтрализации в водных растворах происходит между гидратированными ионами водорода и ионами гидроксила, содержащимися соответственно в сильных кислотах и основаниях. В результате концентрация каждого из этих ионов становится равно той, которая свойственна самой воде, т. е. активная peaкция водной среды приближается к рН=7. При химической очистке применяют следующие способы нейтрализации:

а)   взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

б)  нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь СаО, гашеная известь Са(ОН)2, кальцинированная сода Na2C03, каустическая сода NaOH, аммиачная вода NH4OH);

в)   фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк СаСОз, доломит CaC03- MgC03, магнезит MgC03, обожженный магнезит MgO).

Водоохранные мероприятия для снижения концентрации фенола. При очистке воды от фенола используются следующие технологии: экстракция, выпаривание, сорбция, озонирование. Озонирование воды для очистки от фенола – это процесс окисления воды фенолов озоном, получаемым из воздуха и кислорода. Российскими нормативами установлено ограничение воздействия озона на воду в течение 12 минут. А ядовитой признается вода, в которой концентрация фенола составляет 1 г/л. При содержании фенола в 0,5 г на литр воды, она безопасна, но при этом может источать неприятный запах. В связи с этим, если технологии озонирования для приведения воды в соответствие с ПДК оказывается недостаточным, используются другие технологии очистки, например, УФ-обработка.

Водоохранные мероприятия для снижения концентрации взвешенных веществ. Чаще всего применяется просеивание, первичное отстаивание реагентов, фильтрация.

Водоохранные мероприятия для снижения концентрации свинца и нитратов. Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, кадмия и т.д.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, и другие ионы, присутствующие в растворе (сточной воде). Вещества, составляющие твердую фазу, носят название ионитов. Они практически не растворимы в воде. Ионообменный метод применим в основном для очистки сточных вод с общим солесодержанием до 3г/л. Увеличение солесодержания воды снижает экономичность способа из-за повышения расхода химикатов. Суммарная концентрация тяжёлых металлов колеблется в кисло-щелочных стоках от 0,5 до 1,5 г/л. Применение ионитов для очистки этих стоков позволяют возвратить в гальваническое производство около 90-95% очищаемых сточных вод, а также выделить для повторного использования тяжёлые металлы.