Загрезнение водоемов

В настоящее время в России на нормативах ПДС работают лишь от 15 до 20% загрязняющих производств и от 40 до 50% на ВВС – временно согласованных сбросов (стоков) вредных веществ, а остальные осуществляют сброс сточных вод на основе лимитных сбросов, которые определяют по фактическим данным на определенном отрезке времени.

На данный момент в России действуют  более 1900 ПДК вредных химических веществ для сточных вод.

Как правило, ПДК устанавливают  на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают  степень влияния загрязняющих веществ  не только на здоровье человека, но и  на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом. За содержанием вредных, загрязняющих веществ в сточных  водах ведется постоянный экологический  контроль. [5]

В случае превышения ПДК или «залповых» сбросов неочищенных сточных  вод на нарушителей налагаются штрафы в безакцентном порядке.

При повторных нарушениях по сбросам  сточных вод со значительными  превышениями ПДК органами экологического контроля могут приниматься карательные  меры, например ограничение, приостановление  или полное прекращение какого-либо производства (цеха, завода и т. д.). Органы экологического контроля действуют  на основании законодательных актов  Российской Федерации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение расчётных параметров очистной станции

2.1 Общие сведения

Для определения требуемой степени  очистки сточных вод перед  выпуском их в водоем и для гидравлических и технологических расчетов отдельных  очистных сооружений канализации должны быть определены расчетные параметры  очистной станции - характерные расчетные  расходы, концентрации загрязнений  в сточных водах, эквивалентное  и приведенное население [6].

Расчетные расходы сточных вод  от населенных мест определяются на основании  расчетного населения, норм водоотведения  бытовых сточных вод в районах  жилой застройки населенных пунктов  с учетом общего коэффициента неравномерности  водоотведения К_общ.

 

2.2 Определение концентрации загрязнений в сточных водах

Массовая концентрация загрязнения в сточных водах - это отношение массы загрязнения к объему воды (мг/л; г/м³).

Концентрация взвешенных веществ  в хозяйственно-бытовых сточных водах определяется по формуле (2).

,         (2)

где 65 - масса взвешенных веществ  на одного жителя (г/чел×сут);

n – норма водоотведения, л/чел×сут

В общем стоке:

              (3)

где Q_быт, Q_пр - средние суточные расходы соответственно бытовых и производственных сточных вод, м³/сут;

К_быт, К_пр - концентрации взвешенных веществ в бытовых и производственных сточных водах, мг/л [7].

БПК_полп (аналогично определению концентрации взвешенных веществ)

В хозяйственно-бытовых сточных  водах:

                   (4)

где 70 - БПК_полн осветленной сточной жидкости на одного жителя, г/чел∙сут.

n – норма водоотведения, л/чел×сут

   (5)

 

2.3 Приведённое население

Влияние производственных сточных  вод на состав общего стока может  учитываться по эквивалентному населению.

Эквивалентное население N_экв - это такое число жителей, которое вносит такое же количество загрязнений, что и данный расход производственных сточных вод.

Сумма расчетного N и эквивалентного N_экв числа жителей называется приведенным населением N_пр:

N_np = N + N_экв.   (6)

 

2.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод

Необходимая степень очистки сточных  вод определяется в соответствии с санитарными требованиями к  условиям спуска их в водоемы. [8]

В общем виде связь между необходимой  степенью очистки сточных вод  перед спуском их в водоемы  и санитарными требованиями к  условиям спуска сточных вод в  водоем выражается формулой

K_ст q+K_р×a×Q ≤ (a×Q + q)К_пр.доп,      (7)

или после алгебраического преобразования

K_ст ≤ (К_пр.доп - K_р) + К_пр.доп.   (8)

где K_ст - концентрация загрязнения в сточных водах, при которой последние могут быть спущены в водоем без нарушения санитарных требований, г/м³;

K_р - концентрация этого же вида загрязнения в воде водоема выше места выпуска сточных вод, г/м³;

К_пр.доп - предельно допустимое содержание загрязнения в воде водоема, г/м³;

Q - наименьший среднемесячный расход воды в водоеме года 95%-ной обеспеченности, м³/с;

q - расчетный расход сточных вод, м³/с;

а - коэффициент смешения, который определяет часть расчетного расхода водоема Q, смешивающегося со сточными водами.

Очистку бытовых сточных вод, как  правило следует ограничивать до степени, обеспечиваемой сооружениями полной биологической очистки (БПК_полн очищенной воды – от 10 до 15 мг/л), даже по расчету требуется только механическая или неполная биологическая очистка. Расчеты же по определению требуемой степени очистки сточных вод выполняется с целью выявления необходимой доочистки сточных вод, т.е. снижение БПК₂₀ ниже 10-15 мг/л [1].

Коэффициент смешения а определяется по методу. В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера:

                          (9)  

где е - основание натурального логарифма; α - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения и определяемый по формуле:

      (10)

φ - коэффициент извилистости: φ = L/L_np.

ξ зависит от вида выпуска: ξ=1 - для берегового выпуска, ξ = 1,5 - для выпуска в фарватер реки;

Е - коэффициент турбулентной диффузии; для равнинных рек определяется по формуле М. В. Потапова:

        ₍₁₁₎

Расчёт необходимой очистки  ведётся по взвешенным веществам, БПК. Согласно санитарным правилам, предельно  допустимое содержание взвешенных веществ  в сточных водах, спускаемых в  водоем, определяется по формуле

                    (12)

где В - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод, мг/л;

m – предельно-допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, спускаемых в водоём, мг/л;

b - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод, мг/л.

Необходимая степень очистки (в  процентах) сточных вод по взвешенным веществам определяется по формуле [9]

      ₍₁₃₎

где К_взв — концентрация взвешенных веществ в сточных водах до очистки.

В общем случае концентрация загрязнений  в сточных водах, удовлетворяющая  санитарным требованиям при спуске их в водоем, определяется по формуле:

   ₍₁₄₎

где L_ст - БПК_полн очищенной сточной воды, г/м³;

К_ст, К_р - константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой, определяемые опытным путем (К_ст=0,09; К_р=0,095);

Т - продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут;

L_пр.доп - предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, г/м³;

L_P - БПК_полн речной воды до места выпуска сточных вод, г/м³.

    ₍₁₅₎

 

Допустимое значение БПК_полн сточных вод, спускаемых в водоем, определяют по формуле

          (16)

- выпуск сточных вод в водоём  не возможен, мг/л

Требуемая степень очистки сточных  вод по БПК_полн

     ₍₁₇₎

где К_БПК - БПК_полн сточных вод до очистки.

При полной биологической очистке  сточных вод на биофильтрах или  аэротенках снижение БПК₂₀ возможно лишь до 15 мг/л. Для дальнейшего снижения БПК₂₀ сточных вод должна предусматриваться доочистка их одним из следующих методов: фильтрованием через кварцевые фильтры; обработкой в биологических прудах доочистки; аэрацией и др. [10]

 

2.5 Использование производственных сточных вод и извлечение из них ценных компонентов.

Пути уменьшения количества сточных  вод и концентрации загрязнений– это внедрение новых технологических процессов и разработка оборотных систем водоснабжения вместо прямоточных. За последнее время оборотное водоснабжение внедрено практически во всех охлаждающих системах. Значительная экономия воды достигается при замене водяного охлаждения воздушным, так применение аппаратов воздушного охлаждения на нефтеперерабатывающих заводах позволяет уменьшить расход воды для производства в 3–5 раз. Воздушное охлаждение применяют в доменных и сталеплавильных производствах, в химической промышленности (производство капролактама, аммиака и др.). [11]

Один из путей утилизации сточных  вод – использование для орошения с/х угодий. Особенно пригодны для  этой цели сточные воды предприятий  пищевой, химической и легкой промышленности, крахмального производства. Есть опыт использования спиртовой барды  – отхода производства спирта в  качестве добавки в корм скоту. Для  снижения сточных вод применяют  извлечение из них ценных веществ, которые  попадают в сточные воды в процессе производства.

Из сточных вод нефтедобывающих  и нефтеперерабатывающих заводов  извлекают нефть и нефтепродукты, из сточных вод целлюлозно-бумажного  производства – целлюлозное волокно, из сточных вод фабрик ПОШ извлекают  шерстный жир, который идет на производство ланолина – ценного продукта, применяемого в медицинской, электронной, парфюмерной  промышленности.

 

2.6 Условия выпуска производственных сточных вод в городскую канализацию

Ввиду того, что в сточных водах  могут содержаться специфические  примеси, 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 смеси в канализационных сетях и сооружениях;
• содержать вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем;
• иметь температуру выше 40°С.

Если сточные воды не удовлетворяют  указанным требованиям, их подвергают предварительной очистке. Запрещается  объединение потоков сточных  вод, при котором может произойти  выделение взрывоопасных газов, ядовитых веществ. Запрещаются залповые сбросы сточных вод. [12]

Сточные воды, содержащие радиоактивные  и бактериальные загрязнения  перед выпуском в городскую канализацию  должны быть обезврежены и обеззаражены. Кислые и щелочные сточные воды перед  выпуском подвергают нейтрализации.

При совместной очистке бытовых  и производственных сточных вод  должны соблюдаться ряд условий: очищаемая смесь этих сточных  вод в любое время суток  не должна иметь:

• температуру ниже 6°С и выше 30°С;
• рН ниже 6,5 и выше 8,5;
• общую концентрацию растворенных солей более 10 г/л;
• БПК_полн более 500 мг/л при поступлении на биофильтры и аэротенки-вытеснители и более 1000 мг/л при подаче в аэротенки с рассосредоточенной подачей сточной воды;
• нерастворенных масел, а также смол и мазута;
• ПАВ, не окисляющихся на сооружениях биологической очистки;
• концентрацию вредных веществ больше ПДК.

При совместной биологической очистке  производственных и бытовых сточных  вод ХПК не должно превышать БПК_полн – более чем в 1,5 раза. Минимальное содержание биогенных элементов в смеси определяется из соотношения 100:5:1 (БПК_полн : аммонийный азот : фосфор). Если это соотношение не выдерживается, то перед сооружениями биологической очистки в сточные воды вводят дополнительное количество биогенных элементов в виде аммиачной воды, фосфорнокислого калия.

 

2.7 Условия выпуска производственных сточных вод в водоемы

Условия выпуска сточных вод  в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения  сточными водами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей» Министерства здравоохранения РФ.

Наблюдение за выполнением условий  спуска производственных сточных вод  в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими  станциями и бассейновыми управлениями.

По виду водопользования различают  водоемы двух категорий: хозяйственно-питьевого  и культурно-бытового назначения и  водоемы, используемые в рыбохозяйственных  целях. Каждая категория делится  на два вида. [13]