Особенности канализования сточных вод

Лекция 14. Пассивные методы защиты гидросферы от загрязнения

План лекции:

1. Особенности канализования сточных вод.

2. Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию.

3. Расчет предельно допустимых сбросов.

4.Установление водоохранных зон.

Выше было сказано, что защита водной среды может осуществляться активными методами (которые непосредственно связаны с изменением в технологии производства) и пассивными, которые не вносят изменение в технологию, применяются лишь нейтрализация или ограничение вредного воздействия (это организация водоохранных зон и зон санитарной защиты питьевых источников, разбавление загрязняющих веществ при сбросе сточных вод в водные объекты).

Канализацией сточных вод называется комплекс инженерных сооружений населенных пунктов и промышленных предприятий для сбора, очистки сточных вод и обработки их осадков.

При проектировании и эксплуатации систем канализации промышленных предприятий различают внутриплощадную и внеплощадную канализацию. К первой относится размещаемый на территории промышленной площадки комплекс канализационных сетей, сооружений, насосных станций и локальных установок по очистке цеховых сточных вод.

Канализационные сети и коллекторы, сооружения, насосные станции и очистные сооружения, расположенные за территорией промышленной площадки, относятся к внеплощадной канализации. Если производственные сточные воды направляются в канализационную сеть или непосредственно на очистные сооружения населенного пункта, то внеплощадная канализация ограничивается системой сетей, коллекторов и сооружений, обеспечивающих присоединение коллекторов промышленного предприятия к канализационной сети населенного пункта или к комплексу объединенных очистных сооружений.

Очистные сооружения канализации промышленных предприятий должны, как правило, размещаться на территории канализируемых предприятий. При выборе системы и схемы канализации промышленных предприятий необходимо учитывать:

1) требования к качеству воды, используемой в различных технологических процессах, и их количество;

2) количество, состав и свойства сточных вод отдельных производственных цехов и предприятия в целом, а также режимы водоотведения;

3) возможность сокращения количества загрязненных производственных сточных вод предприятия путем рационализации технологических процессов;

4) возможность повторного использования производственных сточных вод в системе оборотного водоснабжения или для технологических нужд другого производства, где допустимо применять воду более низкого качества;

5) целесообразность извлечения и использования ценных веществ, содержащихся в сточных водах;

6) возможность разделения производственных сточных вод для повторного использования незагрязненных в производстве и обработки загрязненных сточных вод;

7) возможность и целесообразность совместного канализования нескольких близко расположенных промышленных предприятий, а также возможность комплексного решения канализования промышленного предприятия и населенного пункта;

8) возможность использования в технологическом процессе очищенных бытовых сточных вод;

9) возможность и целесообразность использования производственных сточных вод для орошения сельскохозяйственных и технических культур;

10) целесообразность локальной очистки сточных вод отдельных производств и цехов;

11) самоочищающую способность водоема, условия спуска производственных сточных вод в него и необходимую степень очистки этих вод по лимитирующим показателям;

12) целесообразность применения каждого метода очистки.

При учете всех этих показателей, а также на основании технико-экономического расчета принимается оптимальных вариант систем канализации.

Канализирование промышленных предприятий, как правило, осуществляется по полной раздельной системе.

Производственные сточные воды в зависимости от вида загрязняющих веществ и их концентрации, а также количества сточных вод и мест их образования отводятся несколькими самостоятельными потоками:

1) слабозагрязненные, содержащие один или несколько видов загрязнений;

2) содержащие токсичные и ядовитые вещества;

3) кислые;

4) щелочные;

5) сильноминерализованные;

6)содержащие масла и жиры, волокно, ПАВ и т.д.

Незагрязненные сточные воды, как правило, объединяют в отдельный поток.

Бытовые сточные воды, образующиеся на промышленном предприятии, отводятся и очищаются отдельно, если производственные сточные воды по своему составу не требуют биологической очистки. Совместное отведение бытовых и производственных сточных вод целесообразно, если последние загрязнены органическими веществами, деструкция которых возможна биологическим путем. При этом концентрация токсичных примесей не должна превышать предельно допустимую.

Дождевые воды, стекающие с незагрязненной территории промышленного предприятия, отводятся отдельной системой канализации или объединяются с незагрязненными производственными сточными водами и спускаются в водоем без очистки. Дождевые воды, стекающие с площадок для складирования сырья, жидкого и твердого топлива, масел, красителей и т.п., отводятся вместе с загрязненными производственными сточными водами и подлежат совместной очистке перед выпуском в водоем.

Целесообразность разделения или объединения отдельных потоков сточных вод при проектировании систем канализации промышленного предприятия является одним из актуальных вопросов, от правильности решения которого зависят сметная стоимость строительства и затраты на эксплуатацию очистных сооружений, надежность охраны водоемов от загрязнения и рентабельность основного производства.

При снижении расходов сточные воды, поступающие на очистные сооружения, практически всегда имеют повышенное количество загрязнений, поскольку при неизменном технологическом процессе общее их количество в сточных водах остается постоянным. Это обстоятельство может осложнить работу очистных сооружений, особенно при биологическом методе очистки сточных вод. Для уменьшения концентрации загрязнений целесообразно предусматривать частичное удаление их на локальных очистных установках, а также возможность последующей утилизации.

При строительстве новых и реконструкции действующих промышленных предприятий большое значение имеет разработка систем оборотного водоснабжения вместо прямоточных.

Наиболее широко применяются системы оборотного водоснабжения при наличии сточных вод, имеющих лишь термальное загрязнение. В этом случае эти воды проходят через охладительные сооружения (градирни, брызгальные бассейны, пруды) и вновь подаются на производство.

Значительная экономия воды и снижение потерь ценных продуктов достигается в результате замены водяного охлаждения воздушным. Применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды на производственные нужды в 3-5 раз.

Одним из путей утилизации производственных сточных вод является использование их в сельском хозяйстве для нужд орошения. Наиболее пригодными для этих целей являются сточные воды некоторых производств пищевой, химической и легкой промышленности. На железной дороге целесообразно изучить возможность применения для орошения сточных вод после промывки вагонов, перевозивших минеральные удобрения, цистерны азотной кислоты и другие подобные сточные воды, содержащие биогенные элементы.

Весьма перспективными для орошения сельскохозяйственных культур являются сточные воды крахмальных заводов. Меньшей удобрительной ценностью обладают сточные воды сахарных заводов и хлебозаводов.

Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию

При расположении промышленных предприятий в городах или вблизи их, а также при решении о совместной очистке сточных вод группы предприятий промышленной зоны и близлежащего жилого массива загрязненные производственные сточные воды могут сбрасываться в городскую канализацию. Очистка смеси бытовых и производственных сточных вод в этом случае осуществляется на единых очистных сооружениях. В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую канализацию ограничен комплексом требований. Выпускаемые в канализацию производственные сточные воды не должны:

- нарушать работу сетей и сооружений;

- содержать более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ;

- содержать вещества, которые способны засорять трубы канализационных сетей или отлагаться на стенках труб;

- оказывать разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;

- содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные примеси в канализационных сетях и сооружениях;

- содержать вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоемы (с учетом эффективности очистки);

- иметь температуру выше 40^оС.

Производственные сточные воды, не удовлетворяющие указанным требованиям, должны подвергаться предварительной очистке. Степень этой очистки должна быть согласована с Водоканалом и Комитетом по охране природы.

Объединение сточных вод, способных вступать в химические реакции с выделением ядовитых или взрывоопасных газов и образовывать эмульсии, а также имеющих большое количество нерастворенных веществ, не допускается. Запрещаются залповые сбросы сильноконцентрированных производственных сточных вод. При значительных колебаниях их состава в течение суток необходимо предусматривать емкости-усреднители, обеспечивающие равномерный выпуск воды.

Для обеспечения нормальной работы очистных сооружений городской канализации при совместной очистке производственных и бытовых сточных вод необходимо соблюдать ряд условий. Очищаемая смесь сточных вод в любое время суток не должна иметь:

- температуру ниже 6 и выше 30оС;

- активную реакцию рН ниже 6,5 и выше 8,5;

- общую концентрацию растворенных солей более 10 г/л;

- БПК более 500 мг/л при поступлении на биологические фильтры и аэротенки и более 1000 мг/л при поступлении в аэротенки с рассредоточенной подачей сточной воды;

- нерастворимых масел, а также смол и мазута;

- биологически жестких синтетических ПАВ практически не окисляющихся на сооружениях биологической очистки;

- концентрацию вредных веществ более, чем указана в таблицах 13 и 14.

Таблица 13

Величины БПК, ХПК и допустимых концентраций (ДК) вредных веществ в чистых растворах при очистке сточных вод в аэротенках-смесителях

Вещество	БПК	ХПК	ДК, мг/л	Средняя скорость окисления, мг БПК на 1 г сухого вещества активного ила в 1 ч
Мг/мг вещества
Анилин	1,9	2,4
Ацетальдегид	1,07	1,82
Ацетон	1,68	2,17
Бензойная кислота	1,61	1,97
Бутанол	1,8	2,58
Глицерин	0,86	1,23
Капролактам	1,8	2,12
Кротоновый альдегид	1,6	2,5		5,5
Метанол	1,05	1,5
Пропанол	1,68	2,4
Резорцин	1,5	1,89		12,2
Толуол	1,1	1,87
Уксусная кислота	0,86	1,06
Уксусно-этиловый эфир	1,49	1,8
Фенол	1,18	2,38
Этанол	1,45	2,08
2-этилгексанол	1,55	2,95

Таблица 14

Допустимые концентрации (ДК) вредных веществ в сточных водах при биологической очистке

Вещество	ДК, мг/л	Эффективность удаления,%	Вещество	ДК, мг/л	Эффективность удаления, %
Кадмий	0,1		ПАВ биологически мягкие (окисляющиеся на сооружениях биологической очистки): анионные
Кобальт
Красители: сернистые, синтетические
Медь	0,5		неионогенные
Мышьяк	0,1		ПАВ промежуточные: анионные неионогенные
Нефть и нефтепродукты			Сульфиды
Никель	0,5		Формальдегид
Ртуть	0,005	-	Хром (трехвалентный)	2,5
Свинец	0,1		Цианиды	1,5	-
			Цинк

Дополнительным условием должно быть следующее. При совместной биологической очистке производственных и бытовых сточных вод ХПК не должно превышать БПК более чем в 1,5 раза. Минимальное содержание биогенных элементов в смеси определяется из соотношения 100:5:1 (БПК:аммонийных азот:фосфор). Если это соотношение не выдержавается, то перед сооружениями биологической очистки в сточные воды необходимо вводить дополнительное количество биогенных элементов в виде растворов аммиачной воды, фосфорнокислого калия и др.

Расчет предельно допустимого сброса

Если очищенные воды сбрасываются в окружающую среду, то необходимая степень их очистки определяется нормативами ПДК, ПДС и экологическими требованиями, в первую очередь требованиями ПДС.

При расчете предельно допустимого сброса необходимо знать следующие значения:

- коэффициент неровности дна водотока или водоема (η) (для ровного дна η = 1);

- коэффициент неровности берегов (φ);

- предельно допустимые концентрации вредных примесей (К_{ПДК, мг/л});

- среднюю скорость течения воды в водоеме или водотоке (v_ср, м/с):

- среднюю глубину водоема (Н_ср, м);

- расход воды в водоеме или водотоке (Q, м³/с);

- расход сточных вод (q, м³/с);

- содержание вредных веществ в воде водоема до выпуска сточных вод (К₁, мг/л).

Расчет ПДС начинается с определения:

коэффициента турбулентности по формуле:

; (74)

коэффициента, учитывающего влияние гидравлических факторов смешения сточных вод:

; (75)

и коэффициента смешения сточных вод с водой водоема:

; (76)

Допустимую концентрацию вредного вещества в сточной воде с учетом ее смешения с водой водоема определяют по формуле:

, мг/л; (77)

а предельно допустимый сброс – по формуле:

ПДС = К_д. q, г/с. (78)

Дата добавления: 2014-01-07