Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологические аспекты бережливых производств. Учебно-методическое пособие
.pdf
Задача 2.
Степень очистки сточных вод
по растворенному в воде водоема кислороду
Для определения допустимой концентрации загрязнения сточных
вод (Осв) для водоема второй категории последовательно рассчитывают необходимые показатели.
1. Допустимая величина БПК сточных вод, сбрасываемых в водоем, исходя из условия минимального содержания растворенного кислорода, выражается уравнением
Осв = {[( Gв)/(0,4Gсв)] (Ср – Сmin – 0,4Ов)} – (Сmin /0,4), (3.44)
где –коэффициент смешения;
Gв – расход воды в реке, м3/с;
Gсв – количество сбрасываемых сточных вод, м3/с;
Ср – содержание растворенного кислорода в речной воде до места
спуска сточных вод, г/м3 (мг/л);
Сmin – минимальное содержание растворенного кислорода в воде
после смешения (в течение первых двух суток должно быть не ниже 4
или 6 мг/л), г/м3 (мг/л);
0,4 – коэффициент для пересчета полного потребления кислорода
за двое суток;
Ов – полное биологическое потребление кислорода речной водой,
г/м3.
2. Для створа полного смешения (т. е. без учета коэффициента
смешения) допустимая концентрация определяется по формуле
Осв = (Gв / Gсв) (Ср – Сmin) – Сmin. (3.45)
Пример решения задачи 2
Задание. Определить допустимую концентрацию загрязнения
сточных вод (Осв) для водоема второй категории.
Исходные данные:
– расход воды в реке Gв. = 10 м3/с;
– количество сбрасываемых сточных вод Gс.в. = 0,50 м3/с;
– содержание кислорода в воде до смешения Ср = 8 г/м3;
91
– содержание кислорода в воде после смешения Сmin = 4 г/м3;
№
Gв,
м3/с
Gс.в, м3/с
Ср, г/м3
Сmin,
г/м3
Ов,
г/м3
1
12
0,50
8,0
4
1,8
0,30
2
13
0,55
7,7
4
1,8
0,28
3
20
0,60
8,2
6
1,8
0,26
4 9 0,43
8,4
4
1,8
0,31
5
10
0,60
8,0
4
1,8
0,30
6
11
0,42
8,6
6
1,8
0,27
7
12
0,60
9,0
6
1,8
0,30
8
12
0,44
9,0
6
1,8
0,30
9
17
0,52
8,5
6
1,8
0,31
10
14
0,54
8,8
6
1,8
0,29
11
15
0,60
9,0
6
1,8
0,30
12
15
0,48
7,8
6
1,8
0,28
13
20
0,58
7,9
6
1,8
0,32
– полное биологическое потребление кислорода речной водой
Ов = 1,8 г/м3;
– коэффициент смешения = 0,3.
Решение.
Допустимая величина БПК сточных вод рассчитывается по фор-
муле (3.44):
Осв = {[(0,3 10) / (0,4 0,50)] (8 – 4 – 0,4 1,8)} – (4 / 0,4) =
= 39,200 г/м3.
По формуле (3.45) определяют допустимую концентрацию для
створа полного смешения:
Осв = (10 / 0,5) (8 – 4) – 4 = 76,000 г/м3.
Вывод. Допустимая концентрация загрязнения сточных вод для
водоема второй категории составляет 39,200 г/м3, для створа полного
смешения – 76,000 г/м3.
Варианты исходных данных к задаче 2 приведены в табл. 3.13.
Таблица 3.13
Варианты исходных данных
92
Окончание табл. 3.13
№
Gв,
м3/с
Gс.в, м3/с
Ср, г/м3
Сmin,
г/м3
Ов,
г/м3
14
10
0,53
7,6
4
1,8
0,26
15 9 0,60
9,0
4
1,8
0,30
16
13
0,49
8,0
6
1,8
0,30
17
11
0,56
9,0
6
1,8
0,25
18 9 0,60
8,0
4
1,8
0,30
19
12
0,60
8,8
4
1,8
0,31
20
11
0,60
9,0
4
1,8
0,30
21 9 0,50
9,0
6
1,8
0,30
22
15
0,47
8,7
6
1,8
0,29
23
16
0,44
8,3
6
1,8
0,30
24
14
0,58
8,1
6
1,8
0,32
25
12
0,48
8,2
6
1,8
0,28
26
13
0,49
7,9
6
1,8
0,31
27
18
0,57
8,4
6
1,8
0,29
Задача 3.
Степень очистки сточных вод по содержанию
вредных соединений (загрязнений)
Для определения степени загрязнения сточных вод вредным соединением учитываются все необходимые показатели.
Максимальная концентрация, которая может быть допущена
в сточных водах, определяется по формуле
Сст = {( Gв ) / Gсв} (С
– Св) + С
ПДК
, (3.46)
ПДК
где – коэффициент смешения;
Gв – расход воды в реке, м3/с;
Gсв – количество сбрасываемых сточных вод, м3/с;
Св – концентрация данного загрязнения в воде водоема до смешения г/м3;
С
в воде водоема после смешения, г/м3.
– предельно допустимая концентрация данного загрязнения
ПДК
93
Задание. Определить степень загрязнения сточных вод вредным
№
Gв,
м3/с
Gс.в,
м3/с
Св,
г/м3
Соединение
С
ПДК
, г/м3
1
12
0,52
0
бензин
0,1
0,31
2
13
0,54
0
ксилол
0,05
0,29
3
13
0,60
0
нефть
0,1
0,25
4
12
0,44
0
нефть
0,2
0,26
5
10
0,48
0
нефть
0,1
0,28
6
13
0,43
0
фенол
0,001
0,32
7
12
0,56
0
бензин
0,1
0,27
8
10
0,60
0
ксилол
0,05
0,30
9
10
0,53
0
нефть
0,1
0,25
10
16
0,57
0
фенол
0,001
0,31
11
11
0,60
0
бензин
0,1
0,32
12
15
0,51
0
ксилол
0,05
0,29
13 9 0,50
0
нефть
0,2
0,26
14
16
0,45
0
фенол
0,001
0,25
15 9 0,60
0
бензин
0,1
0,31
соединением.
Исходные данные:
– загрязнение – фенол;
– расход воды в реке Gв. = 15 м3/с;
– количество сбрасываемых сточных вод Gс.в. = 0,50 м3/с;
– содержание фенола в речной воде до смешения Св = 0 г/м3;
Пример решения задачи 3
– ПДК фенола в воде после смешения С
– коэффициент смешения = 0,3.
Решение.
Максимальная концентрация определяется по формуле (3.46):
Вывод. Степень загрязнения сточных вод фенолом составляет
0,010 г/м3.
Варианты исходных данных приведены в табл. 3.14
= 0,001 г/м3;
ПДК
Сст = {(0,3 15) / 0,5} (0,001 – 0) + 0,001 = 0,010 г/м3.
Таблица 3.14
Варианты исходных данных
94
Окончание табл. 3.14
№
Gв,
м3/с
Gс.в,
м3/с
Св,
г/м3
Соединение
С
ПДК
, г/м3
16
17
0,58
0
ксилол
0,05
0,27
17
11
0,55
0
нефть
0,1
0,26
18
16
0,59
0
фенол
0,001
0,32
19
12
0,49
0
бензин
0,1
0,27
20
11
0,60
0
ксилол
0,05
0,30
21 9 0,46
0
нефть
0,1
0,28
22
14
0,50
0
нефть
0,2
0,29
23
17
0,60
0
ксилол
0,05
0,30
24
14
0,57
0
нефть
0,1
0,26
25 9 0,56
0
бензин
0,1
0,28
26
17
0,55
0
ксилол
0,05
0,27
27
15
0,59
0
нефть
0,3
0,29
3.2.5. Расчет экологического ущерба от загрязнения
водного бассейна
Любой сброс промышленных сточных вод в водоемы нарушает
водопотребление (применение воды для питьевых нужд) и ухудшает
водопользование (использование воды для купания, полива и других
потребностей). Неочищенные сточные воды также нарушают биологическое равновесие водоема.
Условно чистые воды – сточные воды, которые не контактировали с химическими продуктами, сточные воды, поступающие от холодильных, теплообменных аппаратов. Однако в случае нарушения герметичности оборудования эти стоки могут оказаться химически загрязненными. Однако условно-чистая сточная вода с участка водоподготовки на ТЭЦ, на участке при регенерации ионитных фильтров, содержит хлорид-ионы. Сброс такой сточной воды может осуществляться в
реку рыбохозяйственной категории водопользования, что может нанести ей ущерб.
95
Для оценки ущерба от сброса условно чистой сточной воды
с участка водоподготовки на ТЭЦ рассчитывается количество хлоридионов, максимально сбрасываемых со сточной водой в течение часа:
–
P
= P
Cl
× n / τр г/ч, (3.47)
max
где Р
– максимальное количество хлорид-ионов, поступающее в воду
mах
при регенерации одного фильтра, г/шт.;
n – количество фильтров, одновременно находящихся на регенерации, шт./час;
τр – время регенерации одного фильтра, ч.
Далее находят годовое (валовое) поступление хлорид-ионов
в реку с условно чистыми сточными водами, т/год:
В = [Рср× τ × (1 – а) × n τр + Р
× τ × a × n / τр] × 10–6, (3.48)
max
где Pср – среднее количество хлорид-ионов с 1 фильтра, г/фильтр;
τ – количество рабочих часов в году, ч/год;
а – доля рабочего времени, в течение которого поступает максимальное количество хлорид-ионов.
Предельно-допустимый сброс сточной воды рассчитывают с учетом ряда показателей:
ПДСCl– = C
Cl
–доп
× qСВ г/с, (3.49)
где qсв – объем сточной воды, м3/с;
С
Cl
–доп
– допустимая концентрация хлорид-ионов в сточной воде,
г/м3, которая определяется по формуле
–доп
С
Cl
= n × (ПДК – Сф) + Сф, (3.50)
где ПДК – предельно-допустимая концентрация хлорид-ионов,
ПДКрх = 300 мг/л;
С
– фоновая концентрация хлорид-ионов в воде, мг/л;
ф
n – кратность разбавления сточной воды, рассчитывается по формуле
n=
(3.51)
96
где Qp – расход воды в реке, м3/с;
(3.52)
ζ
,
(3.53)
γ – коэффициент смешения, который рассчитывают по формуле
где α – коэффициент, учитывающий гидрологические характеристики
реки в месте сброса сточной воды;
Lf – расстояние от места выпуска сточной воды до контрольного
точки (створа) в реке.
Коэффициент α определяют по формуле
где φ – коэффициент извилистости (φ = 1);
ζ – коэффициент, учитывающий место выпуска сточных вод в реку.
Для берегового выпуска ζ = 1;
т – коэффициент диффузии, м2/с;
– ускорение силы тяжести, м/с
2
.
Коэффициент диффузии определяется по формуле
т = uср h
/ 200, (3.54)
ср
где uср – средняя скорость течения, м/с;
h
средняя глубина реки, м.
ср –
Перед расчетом ущерба (У), наносимого реке, проводим сравнение величин фактического сброса (Р
–
) с допустимым (ПДСCl–) и де-
Cl
лаем вывод безопасности сброса и необходимости очистки:
У = β × У'Cl– × В, тыс. руб./год, (3.55)
где β – коэффициент экологической ситуации состояния водных объектов в районе расположения предприятия.
У'
–
– ущерб от сброса 1 т хлорид-ионов, тыс. руб./т.
Cl
–
У'
= У" × m, (3.56)
Cl
где У"= 0,07 тыс. руб./т;
m – инфляционный коэффициент, m = 80.
97
Пример решения задачи
На участке при регенерации ионитных фильтров в воду попадают
хлорид-ионы в количестве: максимально – 1 кг с фильтра, в среднем –
0,8 кг. Постоянно регенерация проводится с 2-х фильтров из 10 имеющихся на участке. Время регенерации одного фильтра – 4 ч.
ТЭЦ работает в непрерывном режиме. Максимальное поступление
хлорид-ионов составляет не более 20 % от лимита рабочего времени.
Задание. Оценить ущерб, наносимый реке, от сброса условно чи-
стой сточной воды, с участка водоподготовки на ТЭЦ.
Исходные данные:
– сброс условно чистой сточной воды в объеме qсв = 2 м3/с;
– водность реки Qp = 10 м3/с;
– средняя глубина в районе выпуска сточных вод hср = 1,5 м;
– средняя скорость течения uср = 0,5 м/с;
– предельно-допустимая концентрация хлорид-ионов, ПДКрх =
= 300 мг/л;
– фоновая концентрация хлорид-ионов Сф = 0,5ПДК;
– расстояние, от места выпуска сточной воды до контрольного
точки (створа) в реке Lf = 500 м;
– ущерб от сброса одной тонны загрязняющего вещества
У"= 0,07 тыс. руб./т;
– инфляционный коэффициент m = 80;
– коэффициент экологической ситуации состояния водных объектов в районе Ивановской области β = 1,17.
Решение.
1. Количество хлорид-ионов, максимально сбрасываемых со сточ-
ной водой в течение секунды
–
Р
= 1000 × 2/ (4 × 3600) = 0,139 г/с.
Cl
2. Годовое (валовое) поступление хлорид-ионов в реку с условно
чистыми сточными водами, т/год:
B = [800×24×365×(1 – 0,2)× 2/4 + 1000×24×365×0,2×2/4] × 10–6 = 3,679 т/год.
3. Фоновая концентрация хлорид-ионов в воде:
Сф = 0,5 × 300 = 150 мг/л.
98
4. Коэффициент диффузии:
т = 0,5 1,5 / 200 = 0,00375 м2/с.
5. Коэффициент, учитывающий гидрологические характеристики
реки в месте сброса сточной воды:
6. Коэффициент смешения:
7. Кратность разбавления сточных вод:
8. Допустимая концентрация хлорид-ионов в сточной воде:
9. Предельно допустимый сброс:
10. Сравниваем фактический сброс (0,139 г/с) с допустимым
(0,774 г/с).
11. Ущерб от сброса 1 т хлорид-ионов:
СCl–
доп
= 1,58 × (300 – 150) + 150 = 387 мг/л.
ПДСCl– = 387 × 2 × 10–3 = 0,774 г/с.
У'Cl- = 0,07 × 80 = 5,6 тыс. руб./т.
12. Ущерб, наносимый реке:
У = 1,17 × 5,6 × 3,679 = 24,1 тыс. руб./год.
99
Вывод. При сбросе с ТЭЦ условно-чистой сточной воды, содержа-
№
Р
max
,
г
Рср,
г
Qp,
м3/с
qcв,
мз/с
h, м u,
м/с
N,
шт.
L,
км 1 2500
2250
18
1,5
1,4
0,66
3
0,6
2
3000
2100
13
1,1
1,7
0,48
2
0,8 3 2100
1680
12
1,8
1,6
0,69
4
0,9 4 2400
2140
14
1,2
1,3
0,66
3
0,7
5
2700
2030
16
0,4
1,5
0,57
4
0,5 6 1900
1670
15
1,3
1,7
0,55
2
1,0
7
2300
1790
11
2,1
1,5
0,62
3
1,5
8
1800
1530
12
1,9
1,2
0,60
4
1,3 9 1400
980
13
0,3
1,7
0,69
3
1,2
10
2200
1780
17
1,6
1,4
0,48
4
1,1
11
1700
1480
20
1,4
1,7
0,52
3
1,7
12
2500
1950
10
1,2
1,2
0,64
3
0,5
13
2900
2210
12
1,5
1,4
0,61
2
0,8
14
1600
1310
11
2,0
1,6
0,49
3
1,0
15
2600
2180
14
1,3
1,3
0,53
4
0,6
16
2800
2240
17
1,0
1,1
0,67
3
0,7
17
1500
1220
9
0,6
1,5
0,50
2
1,1
18
2900
2410
15
0,9
1,7
0,63
3
0,9
19
2000
1700
10
0,6
1,6
0,51
4
0,7
20
1800
1520
19
0,7
1,2
0,54
3
1,9
21
2200
1960
20
0,8
1,4
0,58
3
2,0
щей 0,139 г/с хлорид-ионов, не превышающее допустимые 0,774 г/с, однако ущерб, наносимый экологии реки, составил 24,1 тыс. руб./год.
Варианты исходных данных представлены в табл. 3.15 и 3.16.
Для всех вариантов:
– время регенерации фильтра р = 4 ч;
– коэффициент извилистости реки ( = 1);
– коэффициент, учитывающий место выпуска сточных вод в реку.
При выпуске у берега = 1;
– доля рабочего времени, в течение которого поступает максимальное количество хлорид-ионов, а = 0,2;
– ПДК хлорид-ионов = 300 мг/л;
– ущерб, наносимый реке, от сброса 1 тонны загрязняющего вещества У'Cl- = 0,07 тыс. руб./т;
– инфляционный коэффициент m = 80.
Варианты исходные данных
Таблица 3.15
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]