ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Учебное пособие

451

___________________

1 Коли-индекс – число бактерий в 1 л воды.

452

Таблица 5.2 Требования к составу и свойствам воды водных объектов, используемых для

рыбохозяйственных целей

453

Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315–03 регламентируют предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ПДК химического вещества в воде – это максимальная концентрация химическо-

го вещества в воде (мг/л), в которой вещество при ежедневном поступлении в организм в течение всей жизни не оказывает прямого или опосредованного

влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, а

также не ухудшает гигиенические условия водопользования. Химические вещества в воде водных объектов нормируют по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данными веществами.

При нормировании ПДК в воде водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ:

санитарно-токсикологический, включающий вещества, вызывающие

отравления (например, цианиды, мышьяк, ртуть и др.); общесанитарный, к которому относят вещества, тормозящие самоочи-

щение воды (например, никель, цинк, кадмий, магний и др.); органолептический, включающий вещества, которые можно обнару-

жить с помощью органов чувств (например, нефть, нефтепродукты, железо и др.).

Основы нормирования согласно гигиенических нормативов базируют-

ся на ПДК отдельных химических веществ, поступающих в водные объекты с производственными сточными водами. Практически же в составе сточных

вод при сбросе в водные объекты содержатся десятки различных химических

веществ. Поэтому для оценки санитарного состояния водного объекта и суммарного эффекта нескольких химических веществ с одинаковым ЛПВ долж-

но соблюдаться следующее условие – сумма отношений их фактических концентраций к ПДК не должна превышать единицы:

Гигиеническими нормативами ГН 2.1.5.1316–03 установлены ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ОДУ химического вещества в воде – это временный гигиенический норматив, разрабатываемый на основе расчетных и экспресс-эксперименталь-ных мето-

дов прогноза токсичности химического вещества и применяемый только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями.

Санитарное состояние водного объекта для конкретного вида водопользования удовлетворяет нормативным требованиям, если состав и свойст-

ва воды в нем ни по одному из показателей, указанных в табл. 5.1 и 5.2, не выходят за пределы установленных нормативов, а также содержание химических веществ в воде не превышает ПДК (ОДУ).

Если указанные выше условия не соблюдаются, то санитарное состояние водного объекта признается не удовлетворительным, поэтому сточные воды перед сбросом подлежат разбавлению, охлаждению и очистке.

454

5.7.1. Разбавление производственных сточных вод

Разбавление производственных сточных вод – это процесс снижения концентрации загрязняющих веществ в воде водных объектов; количественно характеризуется кратностью (степенью) разбавления. Для расчета кратности разбавления используют различные методы, поскольку сброс сточных вод производится водоемы, водотоки и другие водные объекты, которые имеют различные гидрологические условия, глубину, скорость течения воды и другие факторы, которые определяют различные условия смешения сточных и природных вод и последующее самоочищение водного объекта. Так, например, в проточном водном объекте, в котором поступившие сточные воды вместе с природной водой будут продвигаться по течению водного объекта на то или иное расстояние от места сброса, различают:

место выпуска сточных вод; место практически полного смешения сточных вод с водой водного

объекта; место наибольшего загрязнения, в котором содержание растворенного

кислорода, одного из важнейших показателей состояния водоема, минималь-

но;

место восстановления, в котором заканчивается процесс самоочище-

ния.

Зная концентрацию загрязняющего вещества в сточных водах, и крат-

ность ее разбавления на заданном расстоянии, можно определить концентрацию этого вещества в заданном створе и расстояние от места сброса сточных

вод, где содержание загрязняющего вещества будет соответствовать сани-

тарным нормам, принятым для данного водного объекта.

Кратность разбавления используют при расчете и обосновании необхо-

димой степени водоочистки, а также предельного допустимого сброса загрязняющих веществ в водный объект.

5.7.2. Охлаждение производственных сточных вод

Для охлаждения воды используют три основные системы: централизованную – вода, нуждающаяся в охлаждении, от всех водо-

потребителей собирается в единый коллектор нагретой воды и направляется на один или группу охладителей, расположенных в одном месте. Эту систему целесообразно использовать на сравнительно небольших предприятиях с

близко расположенными водопотребителями, требования к воде которых от-

личаются незначительно; локальную – каждый водопотребитель снабжается своим индивидуаль-

ным охладителем, который обслуживает только этого водопотребителя. Использование этой системы оправдано и эффективно во всех случаях;

промежуточную (групповую) – нагретая вода от каждой группы водо-

потребителей, например, находящихся в одном цехе, корпусе или вблизи расположенных корпусов, т. е. объединенных по территориальному признаку собирается в единый коллектор и направляется на охладитель, обслуживаю-

455

щий данную группу; эту систему целесообразно использовать на крупных предприятиях.

В практике охлаждения воды используют два метода:

испарительное охлаждение в водохранилищах (или прудах) – охладителях, брызгальных бассейнах, эжекционных охладителях, градирнях (открытых, башенных, вентиляторных) – вода в охладителях течет в виде пленки или капель, при этом испаряется 1–2 % воды. Основное количество (до 85 %) теплоты передается от воды воздуху за счет массообмена. Остальная теплота передается за счет конвективного теплообмена с воздухом;

охлаждение за счет теплообмена в радиаторных градирнях – в них воздух через радиаторы, внутри которых движется воздух, продувается с помо-

щью вентиляторов или вытяжных башен.

5.7.3. Водоочистка

Водоочистка – это комплекс технологических процессов, предназначенных для доведения качества воды, поступающей в водопроводную сеть из источника водоснабжения, до установленных нормативными документами

параметров. Совокупность инженерных сооружений в системах водоснабжения и водоотведения, в которых природные и сточные воды очищают от содержащихся в них загрязняющих веществ, называют очистным сооружени-

ем.

Для того чтобы правильно запроектировать очистные сооружения с учетом санитарных и рыбохозяйственных требований и техникоэкономических показателей, в каждом конкретном случае производят расчет необходимой степени очистки сточных вод. Необходимую степень очистки сточных вод, спускаемых в водный объект, определяют по следующим показателям:

количество взвешенных веществ; потребление растворенного кислорода; допускаемая БПК смеси речных и сточных вод; изменение активной реакции воды;

допускаемая температура сточных вод перед сбросом;

содержание токсических примесей и других загрязняющих веществ. Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам,

%,

Э С т 100 / С,

где С – содержание взвешенных веществ до очистки, мг/л; т – предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водный объект;

т Р а Q / q 1 в,

где Р – допустимое санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в водном объекте после спуска в него сточных вод, г/м3;

456

в – содержание взвешенных веществ в водном объекте до спуска в него сточных вод, г/м3; Q – расчетный расход водного объекта, м3/с; q – расход сточных вод, сбрасываемых в водный объект, м3/с; а – коэффициент смешения.

Задача 5.1

Рассчитать необходимую степень очистки сточных вод, если в расчетном створе водопользования общая кратность разбавления составляет n = 25. Сточные воды характеризуются следующими концентрациями: по взвешен-

ным веществам CСТВЗВ = 210 мг/л, по БПК LБПКСТ = = 260 мг/л. Вода водоема, который относится к водоемам рыбохозяйственного назначения, имеет концентрации: по взвешенным веществам CВВЗВ = 12 мг/л, по БПК LБПКВ = 1,5 мг/л, по растворенному кислороду СВО2 = 8 мг/л. Средняя температура воды

в летний период 20 °С, время протекания воды от места выпуска до расчетного створа t = 0,3 суток.

Для расчетного створа необходимо обеспечить следующие нормативные значения: по взвешенным веществам CДОПВЗВ = 0,7 мг/л, LБПКДОП = 2 мг/л и

содержанию растворенного кислорода СОДОП2 = 6 мг/л.

Решение

1. Содержание взвешенных веществ в сточных водах, сбрасываемых в

водоемы после очистки, мг/л,

СОВЗВ 12 25 0,7 29,5 .

2. Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам, %,

3. БПК смеси рыбохозяйственного водоема сточных вод, мг/л,

где k ' , k1 – соответственно константы скорости потребления кислорода

сточными водами и природной водой водного объекта, k' = 0,005, для расчетов можно принять равным 0, k1 зависит от температуры воды водного объ-

екта; принимают по данным, приведенным ниже:

4. Необходимая степень очистки сточных вод по БПК, %,

ЭБПК 260 15 100 94.

260

5. Расчетная концентрация БПК в очищенных сточных водах из усло-

вия сохранения допустимого содержания растворенного кислорода (для вод-

ного объекта рыбохозяйственного назначения не менее 6 мг/л), мг/л,

6. Необходимая степень очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода, %,

Вывод: в результате расчета установлено, что сточные воды перед сбросом в водоем должны быть очищены с эффективностью 94 % (максимальное значение эффективности по трем показателям).

Необходимая степень очистки по содержанию растворенного кислоро-

да, %,

Э La LСТ 100 / La

где La – БПКПОЛН сточных вод, поступающих на очистку; LCT – допустимая БПКПОЛН сточных вод, сбрасываемых в водоем,

LCТ а0,4Q ОР 0,4 LР 0 0О,4

458

где ОР – содержание растворенного кислорода в речной воде до места спуска сточных вод, г/м3; LР – БПКПОЛН воды водоема до сброса сточных вод; О – минимальное содержание кислорода в воде, г/м3, для водоемов хозяйст- венно-питьевого и культурно-бытового назначения равно не менее 4, для ры-

бохозяйственных – менее 6.

Согласно требованиям к свойствам воды в створах питьевого, культур- но-бытового и рыбохозяйственного водопользования, изменение показателя рН не должно выходить за пределы 6,5–8,5.

Допустимое количество кислоты или щелочи в сточных водах из условия их разбавления водой, мг-экв/л,

CДОП.К n 1 CК ,

CДОП.Щ n 1 CЩ ,

где СК и СЩ – соответственно максимальное содержание кислоты или щелочи, допустимое при спуске вод, для точности вычислений СК и СЩ используют номограмму, приведенную на рис. 5.2.

Температура сточных вод, сбрасываемых в водный объект, должна удовлетворять следующему условию:

ТСТ n ТДОП ТМАКС,

где ТДОП – допустимое санитарными нормами повышение температуры воды водного объекта в месте выпуска сточных вод (табл. 5.1–5.2); ТМАКС – максимальная температура воды в водных объектах летом (определяют по справочным данным).

Рассчитав допустимую ТСТ и сравнив с действительной температурой сточных вод, следует при необходимости предусмотреть их охлаждение.

Для расчета степени необходимой степень очистки сточных вод по содержанию токсических примесей и других загрязняющих веществ в первую очередь определяют степень очистки того вещества, которое наиболее трудно извлекается. Поскольку степень очистки сточных вод от различных загрязняющих веществ неодинакова, то расчет степени очистки ведут для каждого ЛПВ.

459

Рис. 5.2. Номограмма для расчета допустимого спуска в водоем кислых и щелочных вод

Необходимая степень очистки, %,

где Св – концентрация i-гo вещества в воде водного объекта до сброса сточных вод; ССТ – расчетная концентрация i-гo вещества в расчетном створе водного объекта.

5.7.4. Методы водоочистки

Методы водоочистки подразделяют на механические, химические, фи- зико-химические, биологические и др. (рис. 5.3). Рассмотрим их более подробно.