WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«Кафедра технологии хранения и переработки растениеводческой продукции МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторно-практическим занятиям по дисциплине «Экология переработки » по ...»

1

ФГОУ ВПО

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра технологии хранения и переработки

растениеводческой продукции

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторно-практическим занятиям по дисциплине

«Экология переработки »

по теме: «Расчёт необходимой степени и интенсивности очистки

производственных сточных вод на очистных сооружениях перерабатывающего предприятия»

для студентов, обучающихся по специальности 311200 Краснодар, 2005 Одобрены на заседании методической комиссии факультета перерабатывающих технологий (протокол № 7 от « 14 » мая 2005 г.) Методические указания подготовили: проф., д.т.н. Донченко Л.В.

доцент, к.т.н. Кондратенко В.В.

ассистент Кондратенко Т.Ю.

технолог Чубит Л.Ю.

Рецензент – профессор, д.т.н. Надыкта В.Д.

Лабораторно-практическое занятие

РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ И ИНТЕНСИВНОСТИ

ОЧИСТКИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

НА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ

ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Цель занятия:

1. Изучить основные виды загрязнителей и типы загрязнений производственных сточных вод.

2. Изучить основные виды и способы очистки производственных сточных вод.



3. Произвести расчёт необходимой степени и интенсивности очистки производственных сточных вод на очистных сооружениях перерабатывающего предприятия.

ВВЕДЕНИЕ

Вода – ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, жизнедеятельности всех без исключения растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности в воде огромны и с каждым годом возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300…3500 км3. При этом 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленности, чёрная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется на нужды животноводства, а также на бытовые потребности населения.

Большая часть воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, учёных всего мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов, как максимально полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод, разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоёмов и свести к минимуму потребление водных ресурсов.





ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основные виды загрязнения водоёмов 1.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоёмах в связи со сбрасыванием в них жидких, твёрдых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоёмов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Загрязнение поверхностных и подземных вод условно можно разделить на следующие типы:

Механическое – повышение содержания в воде механических примесей.

Свойственно в основном поверхностным видам загрязнений.

Химическое – наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия.

Бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, микроскопических грибов и мелких водорослей.

Радиоактивное – присутствие в поверхностных или подземных водах радиоактивных веществ.

Тепловое – спуск в водоёмы подогретых вод.

Основные источники загрязнения водоёмов 2.

Основными источниками загрязнения природных водоёмов являются неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды.

Сточные воды – это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязнённые различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населённых пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц.

В зависимости от происхождения, вида и состава все сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые, производственные и атмосферные.

Бытовые сточные воды (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений) образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей.

При сбросе бытовых сточных вод промышленными предприятиями они вносят свою долю в уровень загрязнения совокупного объёма сточных вод, поступающих в итоге в водоём.

В сточных водах содержатся примеси минерального и органического происхождения. В среднем, минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворённого вещества составляют – 5%, суспензии – 5%, коллоидные системы – 2% и растворимые вещества – 30%. Для органических веществ эти проценты соответственно следующие: нерастворимые вещества – 15%, суспензии – 15%, коллоиды – 8% и растворимые – 20%.

Минеральные соединения обычно представлены солями аммония, фосфатами, хлоридами, гидрокарбонатами и другими соединениями. Бытовые сточные воды имеют обычно слабощелочную реакцию среды (рН 7,2…7,8).

Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы: безазотистые и азотосодержащие вещества. Основная часть безазотистых органических веществ, представлена углеводами и липидами. Азотосодержащие органические соединения представлены протеинами и продуктами их частичного или полного гидролиза.

Особую форму примеси бытовых сточных вод представляют микроорганизмы. Иногда среди них могут присутствовать и болезнетворные формы (бактерии и вирусы).

Производственные сточные воды – воды, использованные в технологических процессах и не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству.

На формирование состава производственных сточных вод влияют такие факторы, как вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, применяемые компоненты, промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные гидрологические условия и т.д.

Состав производственных сточных вод зависит от характера производственного процесса и может отличаться большим многообразием (таблица 1).

Производственные сточные воды делятся на две основные категории:

загрязнённые и незагрязнённые (условно чистые).

В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты, сточные воды могут быть разделены на следующие группы:

1. Воды, содержащие неорганические примеси со специфичными токсичными свойствами. Сюда входят стоки металлургии, гальванических цехов, предприятия, машиностроительной, рудо- и угледобывающей промышленности, заводы по производству кислот, строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и другие. Они могут вызвать изменение рН воды водоёмов. Соли тяжёлых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам.

2. Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и других. Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии. Для водоёма особой опасности эти воды не представляют.

3. Воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда входят сточные воды в основном предприятий пищевой промышленности (мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, микробиологической, химической промышленности, заводы по производству каучука, пластмасс и другие). При попадании их в водоём возрастает окисляемость, снижается концентрация растворённого кислорода.

4. Воды, содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой фармацевтической промышленности, заводы по производству сахара, консервов, продуктов органического синтеза и другие.

Кроме вышеуказанных групп загрязнённых производственных сточных вод, имеет место сброс нагретых вод в водоём, что является причиной так называемых тепловых загрязнений. Производственные сточные воды могут различаться по концентрации загрязняющих веществ, по степени агрессивности и т.д.

Таблица 1 – Основные физико-химические показатели сточных вод Сточные воды предприятий Бытовые воды

–  –  –

Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от производительности предприятия по укрупнённым нормам водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности (таблица 2).

Норма водоотведения – это количество сточных вод, отводимых от производства в водоём, при целесообразной норме водопотребления.

Норма водопотребления – это целесообразное количество воды, необходимого для производственного процесса, установленная на основании научнообоснованного расчёта или передового опыта.

В укрупнённую норму водопотребления входят все расходы воды на предприятии Нормы водопотребления и водоотведения выражаются количеством воды (в кубических метрах) на единицу готовой продукции или используемого сы

–  –  –

Атмосферные сточные воды – это сточные воды, образованные дождевыми и талыми водами отводятся вместе с водами от полива улиц, фонтанов и дренажей).

Степень загрязнённости атмосферных вод зависит от многих факторов, в том числе от общей санитарной обстановки населённого пункта (принятая технология сухой уборки улиц не обеспечивает полного удаления загрязнений; мусор с проезжей части дорог содержит значительное количество органики, биогенов, нефтепродуктов солей тяжёлых металлов). Загрязнённость дождевого стока зависит от его расхода. При расходе менее 25 л/с га сточные воды практически не смывают загрязнений и поэтому загрязнённость их минимальна. По мере увеличения расхода стока в нём растут концентрации взвешенных веществ, фосфора и азота, достигая максимума непосредственно пред пиком дождя. Основная часть загрязнённых дождевых вод поступает в канализацию в начале дождя. Загрязнённость талых вод в первую очередь зависит от режима таяния снега. В ряде случаев при использовании поваренной соли во время гололёда талые воды содержат значительное количество хлоридов.

Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно.

Наиболее широкое распространение получили общесплавные и раздельные системы водоотведения. При общесплавной системе все три категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и незагрязнённые производственные сточные воды, а по другой или по нескольким сетям – бытовые и загрязнённые производственные сточные воды.

Состав сточных вод регулярно анализируется. Проводятся санитарнохимические анализы по определению следующих величин:

БПК – это биохимическая потребность кислорода или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ за определённый промежуток времени: 2, 5, 10, 20 суток, в мг О2 на 1 мг вещества.

БПКполн. – полная биологическая потребность в кислороде до начала процессов нитрификации (до содержания в воде водоёма 0,1 мг/л NО2).

Для более полной оценки загрязнённости сточных вод определяют, кроме БПК, такой показатель, как химическое потребление кислорода ХПК – количество кислорода, необходимое для полного окисления углерода, водорода, серы, азота и др. примесей, находящихся в сточной воде, в т.ч. тех, которые не поддаются биохимическому окислению. ХПК выражается в мг О2 на 1 мг вещества.

По абсолютной величине ХПК всегда больше БПК. Многие промышленные сточные воды имеют ХПК, превышающие БПК на 50%.

Таблица 3 – Количество загрязнений на одного жителя

–  –  –

Основные методы очистки сточных вод 3.

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды, который протекает очень медленно и представляет собой – совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального (фонового) состояния водного объекта. Способность к самоочищению зависит также от скорости речного потока, химического состава воды, её температуры, массы взвешенных веществ, донного осадка, ила и др.

Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением, поэтому возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод – обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения

–  –  –

месей, содержащихся в сточных водах. Решётки представляют собой металлическую раму, внутри которой установлен ряд параллельных стержней (рисунок 2), поставленных на пути движения сточных вод. Расстояние между стержнями 16 мм. От задержанных отбросов решётки с помощью механизмов. Снятые отбросы по транспортёру поступают в дробилку, а после измельчения – в канал перед решётками. В последние 3 годы получили распространение ре- 1

–  –  –

санитарное состояние на станции.

Песколовки применяют для выделения из сточных вод тяжёлых минеральных примесей, в основном песка. Песколовки устанавливают перед отстойниками, что упрощает эксплуатацию последних, а также сооружений по обработке осадка. Время пребывания сточных вод в песколовках составляет 0,5…2,0 мин. Песколовки представляют собой горизонтальные или круглые в плане резервуары и выполняются из сборного или монолитного железобетона.

Рассчитываются песколовки таким образом, чтобы в них выпадали только минеральные примеси, но не выпадал осадок органического происхождения. Выпавший осадок собирается в приямок и удаляется либо в песковые бункера, либо на песковые площадки (рисунок 3). Обезвоженный песок при надёжном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.

Рисунок 3 – Схема горизонтальной песколовки с обезвоживающим бункером:

1 – подводящий канал сточных вод; 2 – песковой приямок; 3 – устройство для удаления песка из песколовки гидравлическим или гидромеханическим способом; 4 – резервуар песколовки; 5 – устройство для сгребания песка в песковой приямок; 6 – канал для отвода сточных вод; 7 – трубопровод для песчаной пульпы; 8 – бункер: 9 – возврат воды в песколовку; 10 – обезвоженный песок.

–  –  –

Перемешивание сточных вод осуществляется с помощью насосов, мешалок или барботёров.

Первичные отстойники служат для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника или всплывают на его поверхность. Основная масса взвешенных веществ(40…60%) выпадает в осадок в течение 1,5 ч отстаивания.

По направлению движения основного потока сточных вод в отстойниках они делятся на вертикальные и горизонтальные (разновидностью последних являются радиальные). Вертикальные отстойники применяют при расходах сточных вод до 10000 м3/сут; при расходах более 10 тыс. м3/сут применяют горизонтальные или радиальные отстойники.

Сточные воды через центральную трубу поступают в отстойник (рисунок 5), после отстаивания собираются в периферийном сборном лотке и отводятся из отстойника. Выпавший осадок с помощью вращающегося механизма сгребается в центральный приямок и периодически отводится из отстойника в сооружения по обработке осадка.

Для очистки сточных вод мясокомбинатов, маслозаводов, молокозаводов и других вод, содержащих жиры и масла, применяют жироловки и маслоотстойники, представляющие собой резервуары различного вида. Уловленный жир или масла перетапливают и используют для получения технических жиров, масел, а также как кормовые добавки.

Для очистки бытовых и производственных сточных вод применяются различные сооружения, принцип работы которых основан на фильтрации сточных вод через сетчатый материал. К ним относятся микрофильтры и барабанные сетки с размером ячеек сетки соответственно 0,04 х 0,04 и 0,5 х 0,5мм. Эффективность работы микрофильтров 40…60%, а барабанных сеток 25…40%.

Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты при концентрациях более 100 мг/л, применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, аналогичные горизонтальным отстойникам, в которых происходит разделение нефти и воды за счёт разности их Эти сооружения представляют собой цилиндрические металлические каркасы, обтянутые сеткой, через которую фильтруется вода. Задержанные взвеси смываются с сетки и отводятся либо на обработку, либо на утилизацию.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

К основным методам химической очистки относятся нейтрализация и окисление.

Нейтрализацию применяют для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности, содержащих щёлочи и кислоты. На практике применяют следующие способы нейтрализации: взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод; нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др.); фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, мел).

Рисунок 5 – Схема радиального отстойника:

1 – устройство для подачи сточных вод; 2 – центральная труба; 3 – приямок для осадка; 4 – вращающийся механизм для сгребания осадка; 5 – сборный периферийный лоток; 6 – устройство для отвода осветленной сточной воды; 7 – устройство для выпуска осадка; 8 – полочные блоки

–  –  –

Биогенные элементы (азот и фосфор), бактериальные загрязнения оказывают вредное влияние на водоёмы, вызывают их эвтрофикацию (повышение уровня питательных веществ), создают трудности при повторном использовании сточных вод в системах оборотного водообеспечения. Эти обстоятельства вызывают необходимость глубокой очистки (доочистки) бытовых и производственных сточных вод.

Глубокая очистка сточных вод предусматривает: уменьшение концентрации взвешенных веществ в очищенных сточных водах; снижение величин очищенных сточных вод кислородом при спуске их в водоёмы БПК, содержания биогенных элементов; обеззараживание сточных вод; насыщение рыбохозяйственного назначения.

Для глубокой очистки от взвешенных и растворённых веществ применяют фильтры различных конструкций с загрузкой из песка, гравийного щебня.

Пластмассовых гранул. При начальных концентрациях взвешенных веществ и БПК 15…25 мг/л эффективность очистки по взвешенным веществам составляет 75…90%, а по БПК 50…60% (рисунки 7, 8, 9).

Биологические пруды служат как для обычной, так и для глубокой очистки бытовых и производственных сточных вод, прошедших биологическую очистку. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией.

Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1м.

–  –  –

ложения в них активной биомассы можно разделить на:

• сооружения, в которых активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, окситенки и т.д.);

• сооружения, в которых активная биомасса закрепляется на подвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем (биофильтры).

Аэротенки – это сооружения, представляющие собой прямоугольные в плане железобетонные резервуары, разделённые перегородками на отдельные коридоры.

Основным принципом работы данного сооружения является очищающее начало – активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амёбы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая, бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

По структуре потока сточной жидкости аэротенки бывают двух типов:

аэротенки-вытеснители и аэротенки-смесители. Они различаются системой подачи обрабатываемой сточной воды и циркуляционного активного ила (рисунок 10).

<

–  –  –

б)

Рисунок 10 – Общие технологические схемы работы аэротенков:

а – агротенк – вторичной отстойник; б – агротенк-вытеснитель; в – агротенк-смеситель; 1 – подача сточных вод; 2 – агротенк; 3 – смесь обрабатываемой сточной воды и активного ила; 4 – вторичный отстойник; 5 – обработанная сточная вода; 6 – активный ил; 7 – насосная станция; 8 – избыточный активный ил; 9 – циркуляционный активный ил; 10 – коридоры; 11 – распределительный лоток; 12 – система воздуховодов; 13 – распределитель воздуха на дне агротенка В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной плёнкой. Благодаря этой плёнке интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит действующим началом в биофильтрах (рисунок 11).

Искусственное культивирование микроорганизмов в специально созданных для них благоприятных внешних условиях (состав питательной среды, избыток растворённого кислорода, температура) резко ускоряет биологическую очистку сточных вод, хотя и требует дополнительных затрат.

–  –  –

На технологические нужды предприятий пищевой промышленности в основном используется вода питьевого качества. Естественно, что на каждом предприятии вода расходуется на охлаждение холодильного, компрессорного, насосного оборудования, кондиционеров и другие, а также в котельных и на хозяйственно-бытовые нужды. Отработавшие технологические воды относятся в основном к загрязнённым сточным водам, а от вспомогательных процессов (охлаждение и др.) – к незагрязнённым. Поэтому, как правило, основные техно

<

Рисунок 12 – Процесс очистки сточных вод на промышленном предприятии

логические линии оборудованы прямоточной системой водообеспечения, а вспомогательные – оборотной, последовательной системой или с повторным использованием воды. На хозяйственно-бытовые нужды используется вода питьевого качества (рисунок 12).

РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

В настоящее время практически не существует ни одной более или менее производственно значимой технологии пищевых продуктов, в результате которой не происходило бы образование более или менее значительных объёмов жидких отходов. В связи с этим первым шагом при расчёте необходимой степени очистки производственных сточных вод является расчёт скорости поступления этих вод в водные экосистемы, прилегающие к перерабатывающим предприятиям (реки, озёра и т.п.).

Каждую смену перерабатывающее предприятие производит определённое количество конечного продукта П (т/смена), составляющее производственную мощность предприятия. При производстве предприятие расходует определённое количество водных ресурсов, забираемых из окружающих водоёмов. Большая часть этих ресурсов, проходя через технологический цикл, превращаются в жидкие отходы, подлежащие утилизации. Они формируют так называемую норму водоотведения – установленное среднее количество сточных вод, отводимых в водоём при рациональном водопотреблении. При расчёте количества сточных вод применяют такой показатель, как укрупнённая норма водоотведения m (м3/т) – суммарное количество производственных (образуемых в результате технологического процесса) и непроизводственных (образуемых в результате непроизводственного водопользования – в туалетных комнатах, при дезинфекции и мойке оборудования и помещений и т.д.) сточных вод, приходящееся на 1 тонну конечного продукта, вырабатываемого предприятием.

Поскольку в течение рабочей смены продолжительностью t (ч) продукция производится неравномерно (утром, как правило, отмечается максимальная производительность, после обеда – несколько меньшая, а в обеденный перерыв производство вообще частично или полностью приостанавливается), то и количество сточных вод, поступающих в водоёмы в единицу времени в течение смены также сильно варьирует, достигая в отдельные моменты времени некоторого максимального значения. Это приводит к тому, что эффективно действующая на окружающую среду скорость сброса сточных вод (т.е. скорость, определяющая вредное воздействие на окружающую среду) должна быть увеличена с учётом часового коэффициента неравномерности водоотведения Кн.

В этом случае расчётный посекундный расход сточных вод q (м3/с) может быть определён по следующей формуле:

П m Кн q=, [3]. (1) t 3600 В большей части любых технологических расчётов приходится применять округление до определённой степени точности, определяемой характером расчётов. Расчёт необходимой степени очистки производственных сточных вод также не является исключением. В этой связи точность расчётов каждого показателя (в количестве знаков после запятой) приводится в квадратных скобках сразу после соответствующих формул.

Для дальнейших расчётов необходимо будет также определить расчётный почасовой расход сточных вод q.час (м3/ч):

q.час = q 3600, [1]. (2) При сбросе сточных вод происходит смешение их с водами водоёма. Эффективность этого процесса тем выше, чем больше завихрённость водного потока в месте сброса, то есть, чем сильнее выражена турбулентность.

При условии, что скорость водного потока в водоёме в районе выбросов имеет значение Vср (м/с), а глубина водоёма в этом месте будет находиться в пределах Hср (м), интенсивность смешения можно выразить коэффициентом турбулентной диффузии D (м2/с):

Vcp Hcp D=, [5]. (3) В течение всей истории человеческой цивилизации стиль взаимоотношений людей в обществе, уровень науки и техники, отношение людей к окружающей среде – всё кардинальным образом менялось не один десяток раз. И на всём этом промежутке времени почти незыблемым остаётся лишь одно – стиль

–  –  –

В первом варианте сточные воды не распространяются на большое расстояние от места сброса, а локализуются преимущественно у берега, поглощаясь прибрежными зарослями водных растений. В этом случае происходит загрязнение водоёма местного масштаба, когда на более или менее удалённом расстоянии от места сброса концентрация загрязнителя стремится к нулю, а непосредственно в районе сброса она максимальна.

Во втором варианте поток подхватывает стоки, интенсивно перемешиваясь с ними и перенося их на значительные расстояния от места сброса. В этом случае Концентрация загрязнителя минимальна в районе сброса сточных вод.

Ниже по течению она в некоторой степени увеличивается, и степень увеличения находится в обратной зависимости от скорости течения воды в водоёме.

Далее концентрация достигает своего максимального средневзвешенного значения, затем постепенно снижаясь за счёт естественной сорбции контаминантов биотическими или абиотическими механизмами (сорбция растениями, водными организмами, разложение микроорганизмами, инфильтрация в грунт и т.д.).

Поэтому при расчёте коэффициента гидравлических условий учитывают и место сброса сточных вод. В случае, когда сброс осуществляется инфильтрацией через барьерную дамбу, это коэффициент E равен 0, при сбросе сточных вод у берега, он равен 1, при сбросе в поток он равен 1,5.

Тогда, зная D и f, а также q и Е, рассчитать искомый коэффициент гидравлических условий смешения а можно по следующей формуле:

D a = f E 3, [3] (5) q Одним из методов предотвращения локального загрязнения водоёма при сбросе сточных вод является широко применяемый в настоящее время метод исходного разбавления концентрированных сточных вод дополнительными количествами забираемой из водоёма воды в специальных технических сооружениях – смесительных боксах, за счёт чего происходит значительное снижение выходной концентрации загрязнителей на уровне створа.

Если при этом известен средний расход речной воды на смешивание со сточными водами Q (м3/с), тогда коэффициент смешения w будет равен:

1 e a lф1000 w=, [3] (6) Q a3 lф1000 1+ e q На основании коэффициента смешения и посекундного расхода сточных вод рассчитывают кратность разбавления сточных вод в расчетном створе n:

wQ + q n=, [3] (7) q Значение этого показателя определяет, во сколько раз снижается концентрация загрязнителей в сточных водах в процессе их спонтанного смешения с водными массами водоёма на уровне расчётного створа, то есть в районе ближайшего пункта водопотребления. Все дальнейшие расчёты будут относиться именно к данному району водоёма, поскольку именно значения всех показателей в данном районе определяют пригодность водных ресурсов к использованию на бытовые и гигиенические нужды человека.

В целом все загрязнители, входящие в состав сточных вод, делятся на две большие группы – взвешенные частицы и органические вещества.

Несмотря на то, что часть взвешенных частиц представлена соединениями, которые являются по своей природе органическими веществами (полимерные углеводные коллоидные структуры, белковые глобулы и т.д.), тем не менее, присутствуя в стоках в виде механических частиц определённых размеров, эти соединения подчиняются в большей степени законам механики, спонтанно соосаждаясь с другими механическими частицами неорганической природы.

Водная среда естественных водоёмов отличается от аналогичной в лабораторных условиях тем, что в ней ещё до сброса сточных вод, благодаря различным процессам абиотического (размывание берегов русла водными протоками, поднятие мути со дна турбулентными завихрениями, гидродинамическая эрозия, порождаемая действием ручьёв и ручейков, изначально формирующих речной поток и т.д.) и биотического (результат жизнедеятельности и борьбы за существование водных организмов) происхождения, изначально присутствует некоторое количество механических примесей Св.взв (г/м3 или мг/л).

Кроме того за последние десятки лет ужесточились требования к качеству забираемой воды по предельно допустимой концентрации в ней взвешенных веществ ПДКвзв (г/м3 или мг/л).

Зная величину этих показателей, нетрудно рассчитать величину допустимого увеличения содержания взвешенных частиц в результате сброса

Сдоп.взв (г/м3):

Сдоп.взв = ПДКвзв Св.взв, [3] (8) На всём протяжении русла реки от места сброса до места водопотребления механические взвешенные частицы будут постепенно спонтанно оседать на всех встречающихся на пути поверхностях, в результате чего до пункта водопотребления дойдёт водная масса, уже в некоторой степени самостоятельно очищенная.

С учётом кратности разбавления сточных вод на уровне расчётного створа концентрация взвешенных веществ в таких самоочищенных сточных водах

Со.взв (г/м3) может быть определена следующим образом:

Со.взв = Св.взв + n Cдоп.взв, [3] (9)

Тогда необходимая степень принудительной очистки сточных вод, сбрасываемых водоём, по взвешенным веществам Эвзв (%) составит:

Сст.взв Со.взв Эвзв = 100, [2] (10) Сст.взв При скорости течения воды в реке Vср (м/с) сброшенные в водоём сточные воды пройдут расстояние lф (км) за определённый промежуток времени

tст (сут), который рассчитывают по уравнению:

lф 1000 tст =, [3] (11) V ср 86400 За это время органические примеси, попавшие в речную воду, будут подвержены более или менее значительной трансформации под действием микроорганизмов и различных окислителей, растворённых в толще воды (основную роль при этом выполняет кислород, постоянно поступающий в воду за счёт по

–  –  –

предприятия, в результате деятельности которого в близлежащий водоём поступали бы сбросные воды, поскольку, вне зависимости от их количества, деятельность такого предприятия однозначно приведёт к полному разрушению экосистемы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Изучите теоретический и расчетный материал по теме.

Для выполнения практических расчётов в папке «Мои документы» откройте файл «Расчёт сточных вод_».

Перед Вами откроется рабочее поле, содержащее зоны, выделенные различными цветами (рисунок 14). Вверху рабочего поля располагаются овальные рабочие кнопки синего и красного цветов. Синяя кнопка служит для проверки правильности выполнения расчётной работы, в то время, как красная – для идентификации студента, блокирования файла и сохранения его в заданном формате. При случайном нажатии на синюю кнопку до идентификации, появится следующее сообщение.

Последуйте совету и нажмите на красную кнопку. Сразу появится сообщение:

Под ячейкой «Группа» в раскрывающемся списке выберите код своей группы, как показано на следующем рисунке:

Под ячейкой «Студент» в раскрывающемся списке выберите свою фамилию, как показано на следующем рисунке:

Затем снова нажмите на красную кнопку. Если и поле «Группа» и поле «Студент» заполнены, файл немедленно сохранится под именем «Расчёт сточных вод_Фамилия» (например, Расчёт сточных вод_Петров) и будет безвозвратно заблокирован на Вашу фамилию. После этого изменить атрибуты данного файла будет НЕВОЗМОЖНО.

Сообщение об идентификации будет выглядеть, примерно, так:

В таблице «Исходные данные» сразу же появятся все исходные материалы, необходимые для выполнения расчёта, причём последовательность этих данных и их значения являются уникальными, синтезированными программой специально для Вас. При этом все условные обозначения обозначены ИМЕННО ТАК, как они используются в расчетных формулах.

На жёлтом поле (в столбце F) выберите тот показатель, который будете рассчитывать:

На зелёном поле (в столбце G) внесите расчетную формулу в соответствии с общим синтаксисом команд, используемым в пакете MS Excel XP (например, «=TAN(C2/90)», «=231,676/степень(С12;-2/3)» и т.д.), в соответствии с выбранным рассчитываемым показателем. При расчётах следует использовать так называемые динамические формулы, то есть формулы, операции в которых проводятся не с числами, а с ячейками, их содержащими. Этим достигается соответствие точности Ваших расчетов с расчётами программы, выполняемые ею параллельно с Вами. При вводе формул следует всегда пользоваться оператором «=ОКРУГЛ(…;…)», где в скобках до точки с запятой вводится рассчитываемая формула, а после – количество знаков после запятой, до которых рекомендовано сокращать полученные результаты).

На зелёном поле в столбце (в столбце G) внесите размерность, соответствующую рассчитываемому показателю (например, «м», «м2», «Вт», «кг/м3», «об/мин» и т.д.).

В данной версии программы реализована возможность пошаговой проверки расчётов, для осуществления которой после ввода формулы и размерности следует нажать овальную синюю кнопку.

Если расчёт верен, то справа от рассчитываемой величины появится прямоугольник, закрашенный в синий цвет:

При этом сразу появится сообщение, что расчёты ещё надо доработать. Это говорит о том, что (при условии появления синего прямоугольника) данный показатель рассчитан верно, но в целом выполнены ещё не все расчёты.

Примите информацию к сведению и считайте дальше.

Если все расчёты выполнены правильно, а (и только в этом случае) размерности указаны неправильно или не везде, где это следует сделать, после нажатия на синюю кнопку появится предупреждение:

Если не только расчёты, но и все размерности внесены правильно и только там, где нужно, после нажатия на синюю кнопку появится предупреждение:

Появление данного предупреждения указывает на то, что все расчёты выполнены верно и в должном объёме. Осталось внести лишь выводы. Вносите их на голубом поле, предварительно упредив словом «Выводы:». Выводы следует оформлять следующим образом: «Выводы: сточные воды перед сбросом должны быть подвергнуты очистке по взвешенным веществам на …%, по органическим веществам на …%. Очистительные сооружения предприятия должны обеспечивать интенсивность очистки сточных вод по взвешенным веществам не ниже …кг/ч, по органическим веществам не ниже …кг/ч.», где на месте многоточий необходимо внести соответствующие результаты расчётов из соответствующих ячеек.

В случае, когда в расчётах возникают отрицательные значения, следует сделать выводы в одной из следующих форм:

• если отрицательные значения касались только взвешенных веществ, то выводы должны иметь форму: «Выводы: сточные воды перед сбросом должны быть подвергнуты очистке только по органическим веществам на …%. Очистительные сооружения предприятия должны обеспечивать интенсивность очистки сточных вод только по органическим веществам не ниже …кг/ч.».

• если отрицательные значения касались только органических веществ, то выводы должны иметь форму: «Выводы: сточные воды перед сбросом должны быть подвергнуты очистке только по взвешенным веществам на …%. Очистительные сооружения предприятия должны обеспечивать интенсивность очистки сточных вод только по взвешенным веществам не ниже …кг/ч.».

• если отрицательные значения касались и взвешенных, и органических веществ, то выводы должны иметь форму: «Выводы: сточные воды перед сбросом желательно очищать, хотя особенности близлежащего водоёма и интенсивность сброса сточных вод данным предприятием позволяют этого не делать».

В программе реализован сложный лингвистический анализ выводов. Поэтому, в случае, когда выводы не верны, программа выдаст предупреждение:

В случае, когда расчёты выполнены верно и в полном объёме, только в нужных местах правильно указаны размерности, и выводы сделаны верно в соответствии с полученными результатами, после нажатия на синюю кнопку появится соответствующее заключительное сообщение, и работа приобретёт следующий вид:

Согласитесь с программой. Сохраните изменения. Перетащите Ваш файл в папку «Выполненные работы». Не переименовывайте полученный файл!

–  –  –

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Роль воды в системе жизнеобеспечения и хозяйственной деятельности человека.

2. Основные виды загрязнений водных ресурсов.

3. Сточные воды и их классификация.

4. Основные показатели, определяющие качество сточных вод.

5. Основные количественные показатели промышленных сточных вод.

6. Основные методы очистки сточных вод.

7. Общая схема очистки сточных вод.

8. Сооружения для механической очистки сточных вод и основные принципы их работы.

9. Сооружения для химической очистки сточных вод и основные принципы их работы.

10. Сооружения для биологической очистки сточных вод и основные принципы их работы.

11. Особенности очистки сточных вод пищевых предприятий.

12. Последовательность расчёта степени и интенсивности очистки сточных вод

13. Основные показатели, формирующие представление о необходимой степени очистки сточных вод.

14. В чём состоит особенность взаимного расположения места сброса сточных вод и места водозабора. Какие вследствие этого необходимо учитывать показатели?

15. Пути сброса сточных вод и их влияние на значение коэффициента места сброса сточных вод Е.

16. Метод разбавления концентрированных сточных вод. Зачем он нужен и в чём его суть?

17. Какое значение имеет правило Вант-Гоффа в приложении к процессам спонтанной нейтрализации вредного влияния сточных вод на водные экосистемы?

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ксенофонтов Б.С. Проблемы очистки вод. – М.: Знание, 1991.

2. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.Ф. Охрана окружающей среды. – М.: Колос, 1995.

3. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. – М.: Высшая школа, 1987.

4. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьёв Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов. Основы проектирования технологических процессов. – М.:

Химия, КолосС, 2005.

5. Сергеев Е.М., Кофф Г.Л. Рациональное использование и охрана окружающей среды городов. – М.: Высшая школа, 1995.

6. Справочник по очистке природных и сточных вод. – М.: Высшая школа, 1994.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. – М.: Высшая школа, 1995.

–  –  –



Похожие работы:

«145 3. Для хвойных насаждений, произрастающих в экстремальных или близких к ним экологических условиях, характерны более низкие показатели ядерно-ядрышковых отношений, что является потверждением более высокой активности у них ядрышкового организатора хромосом.4. Выяв...»

«Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова РАМН ПОГАРСКАЯ Ирина Владимировна Изучение механизмов вирусингибирующего действия соединения 1-бораадама...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРАКТИЧЕСКИЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМ...»

«Попинако Анна Владимировна МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СТРУКТУРНОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КАТИОННЫХ КАНАЛОВ Специальность 03.01.02 – биофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание уче...»

«Гигиена окружающей среды для студентов специальности 1-57 01 01 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Составитель: Шибека Л.А. – доцент, к.х.н. Кафедра промыш...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ "Кемеровский государственный университет" биологический факультет (Наименование факультета (филиала), где реализуется данная практика) ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ по ботанике и зоологии (Наименование учебной (производственной) практики) Направление подготовки 06....»

«ПРАВИЛЬНИКОВ АРТЕМ ГЕННАДИЕВИЧ Состав и осахаривающая способность ферментных препаратов, полученных с помощью новых рекомбинантных штаммов Penicillium verruculosum специальность 03.01.04 биохимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание уч...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.