Расчет предельно допустимых сбросов веществ, поступающих в водные объекты со сточными водами

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Московский государственный университет путей сообщения

(МИИТ)

Кафедра «Инженерная экология».

Курсовой проект на тему:

«РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ СБРОСОВ ВЕЩЕСТВ, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ СО СТОЧНЫМИ ВОДАМИ»

Выполнил студент группы УЗС-411

Симаков Д.Н.

Москва 2013

Расчет ПДС по каждому загрязняющему веществу ПДС = q_ст *С_ст, [г/час],

Взвешенные вещества

ПДС =2,4*80=192 г/час Минеральный состав Хлориды ПДС = 2,4*85=204 г/час Сульфаты ПДС = 2,4*470=1128г/час Хром 3-вал ПДС = 2,4*0,3=0,72 г/час Хром 6-ти вал ПДС = 2,4*0,15=0,36 г/час Никель ПДС = 2,4*0,05=0,12 г/час Медь ПДС = 2,4*0,05=0,12 г/час Цинк ПДС = 2,4*0,8=1,92 г/час Железо ПДС = 2,4*2=0,48 г/час Свинец ПДС = 2,4*0,1=0,24 г/час Ртуть ПДС = 2,4*0,0005=0,0012 г/час Нитриты ПДС = 2,4*2,5=6 г/час Нитраты ПДС = 2,4*25=60 г/час Капролактам ПДС = 2,4*5,7=13,68 г/час Полное биохимическое потребление кислорода (БПК _полн).

ПДС = 2,4*63=1512 г/час

Задание на курсовую работу

" Расчет предельно допустимых сбросов веществ, поступающих в водные объекты со сточными водами"

Студенту гр. УЗС -411 Симакову Д.Н.

Исходные данные:

Принимаются в соответствии с заданным номером варианта задания по методическим указаниям: Демьяненко А. Ф. «Расчет предельно допустимых сбросов веществ, поступающих в водные объекты со сточными водами». М.: тип. МИИТа, 2006 г.

Характеристика сточных вод

К = 1,7

Гидрологические и гидрохимические характеристики водного объекта.

Требуется:

а) Произвести расчет и дать прогноз содержания загрязняющих веществ в расчетном (контрольном створе).

б) Оценить качество речной воды в расчетном створе

в) Рассчитать предельно-допустимый сброс (ПДС) загрязняющих веществ.

г) Определить необходимость дополнительной очистки по ингредиентам.

Введение

Технологические процессы на многих предприятиях железнодорожного транспорта (таких как: локомотивные и вагонные депо, вагоноремонтные и шпалопропиточные, щебеночные заводы, промыво-пропарочные станции и т. п.) связаны со значительным потреблением чистой воды и сбросом загрязненных сточных вод. Последние содержат различные загрязняющие вещества, отрицательно влияющие на экологическое состояние водных объектов. Поэтому, сточные воды предприятий железнодорожного транспорта перед сбросом их в водные объекты должны подвергаться такой степени очистки, чтобы не оказывать на них вредного воздействия.

Определение качественного состава, количественных характеристик загрязняющих веществ, содержащихся в сточных водах, а также расходной характеристики сточных вод на таком уровне, при котором качество воды принимающего их водного объекта в местах водозабора или водопользования отвечает установленным нормативным требованиям соответствующего вида водопользования, представляет собой решение задачи установления предельно допустимого сброса (ПДС).

1. Термины и определения

сброс загрязняющий сточный вода

1. Расчет ПДС веществ, сбрасываемых со сточными водами в водный объект, расположенный вне черты населенного пункта С_ст = (Q/q)*(ПДК-С_ф) + ПДК где С_ст — предельная концентрация загрязняющего вещества в сточных водах, не приводящая при их сбросе в водные объекты к превышению фактической концентрации загрязняющего вещества в воде водного объекта в контрольном створе предельно допустимой концентрации этого загрязняющего вещества;

— коэффициент обеспеченности смешения для проточных (незарегулированных) водотоков (далее просто коэффициента смешения);

Q, q — соответственно расходы воды в водном объекте и сточных вод (при подстановке в формулу числовых значений Q, q необходимо, чтобы их размерности совпадали;

ПДК — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества с учетом категории водопользования объекта [мг/л];

С_ф — фоновая концентрация загрязняющего вещества в водном объекте в зоне расположения сброса сточных вод [мг/л].

Величина коэффициента смешения для проточных (незарегулированных) водоемов определяется по методу Фролова-Родзиллера:

=(1−0,046)/(1+210*0,046)=0,954/10,66=0,089

где =0,046

L — расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до расчетного контрольного створа или створа ближайшего пункта водопользования при условии его расположения в контрольном своре;

— коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения, который в свою очередь определяется по формуле

=1,5*1,07*0,24=0,385

где — коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоем; - при выпуске у берега он равен 1,

— при выпуске в стрежень реки он равен 1,5;

— коэффициент извилистости реки, который равен отношению расстояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до створа ближайшего пункта водопользования (L_ф) к расстоянию до этого же пункта по прямой (L_прям), т. е.

= L_ф / L_прям =1,07

Е — коэффициент турбулентной диффузии, который для равнинных рек определяется по формуле Е = V_ср Н_ср / 200=0,033

где V_ср — средняя скорость течения на участке между выпуском сточных вод и створом пункта водопользования;

Н_ср — средняя глубина водоема на том же участке.

Загрязнение водоема может неблагоприятно сказаться:

а) в нарушении общего санитарного режима водоема, б) в изменении органолептических свойств воды водоема, в) в санитарно-токсикологическом отношении (опасности для здоровья населения).

Соответственно, в зависимости от свойств загрязняющих веществ, определение степени необходимой очистки сточных вод ведется по каждому показателю состава и свойств воды водоемов согласно [ 7 ].

По общесанитарному показателю вредности:

а) по БПК_полн — с учетом биохимического процесса самоочищения вод от органических веществ сточных вод и органических веществ уже имеющихся в водоеме выше места выпуска сточных вод. Расчеты проводятся по формуле:

С_ст=0,089 *210*(1/10^-0,0017)(55−4,5* 10^-0,0017)+55/10^-0,0017 =1007,34 мг/л

где С_ст — концентрация органических веществ (в БПК_полн), которая должна быть достигнута в процессе очистки сточных вод перед сбросом в водоем [мг/л];

С_ф — фоновая концентрация органических веществ (в БПК_полн) в воде водоема до места выпуска сточных вод [мг/л];

или ПДК — предельно-допустимая концентрация органических веществ (в БПК_полн) в створе ближайшего пункта водопользования [мг/л];

С'₁ и C''₂ — константы потребления кислорода соответственно органическими веществами сточных вод и воды водоема (при спуске бытовых сточных вод эти константы могут быть приняты одинаковыми С'₁ = C''₂ = 0,1);

t — время продвижения воды водоема вместе с разбавленными в ней сточными водами от места выпуска сточных вод до пункта водопользования (в сутках).

t = L_ф/V_{ср=2800/1,9=1473,68 сек=0,017 сут}

Если вычисленная величина С_ст, т. е. концентрация сточных вод, при которых выполняются санитарные требования в отношении БПК_полн окажется меньше, чем БПК_полн сточных вод, намеченных к спуску (или поступающих в водоем), то необходима очистка сточных вод до С_ст .

б) по растворенному кислороду — проверка производится по приближенной формуле, учитывающей наиболее быстрое потребление кислорода органическими веществами в течение первых двух суток (в расчете на БПК_полн)

С_ст = 2,5(Q/q)(О_р — 0,4Ср — 4) — 10

С_ст = 2,5(0,089*210)(7 — 0,4*4,5 — 4) — 10=46,07

где О_р — концентрация растворенного кислорода в речной воде до выпуска сточных вод;

0,4 — доля БПК_полн за двухсуточный период (величина принимается постоянной);

Ср — концентрация органических веществ (в БПК_полн) воды водоема до места спуска сточных вод;

4,0 — минимальная концентрация в мг/л растворенного кислорода, которая должна быть обеспечена в водоеме.

Полученная величина стоков С_ст сравнивается с концентрацией сточных вод объекта и делается соответствующий вывод о достаточности в них растворенного кислорода.

По органолептическому показателю вредности:

а) по окраске и запаху — в случаях, когда имеются анализы сточных вод с указанием степени разбавления, при которой окраска и запах сточных вод исчезали, достаточно сравнение величины разбавления, указанной в анализе, с расчетной величиной разбавления, которое возможно у створа ближайшего пункта водопользования, чтобы решить вопрос о необходимости очистки сточных вод в отношении запаха и окраски перед их спуском в водоем.

б) по взвешенным веществам — санитарные требования ограничивают лишь степень увеличения содержания взвешенных веществ в воде водоемов. Поэтому расчетная формула принимает вид С_ст = (Q/q + 1)*С_доб + С_р

С_ст = (0,089*210+ 1)*0,75 + 120=134,176 мг/л где С_доб — допустимое по нормативам увеличение содержания взвешенных веществ: 0,25 мг/л и 0,75 мг/л в зависимости от вида водопользования (см. раздел 3.1 настоящих методических указаний).

С_р — фоновая концентрация взвешенных веществ.

Остальные обозначения и метод оценки результатов прежние.

в) по температуре воды водоема — расчет производится с учетом санитарных требований, ограничения степени повышения летней температуры воды за счет поступающих в водоем сточных вод. Этому условию соответствует расчет по следующей формуле

t_ст = (Q/q + 1) t_доб + t_р

t_ст = (0,089*210+ 1) 2 + 3 = 42,38

где t_р — максимальная температура воды водоема до выпуска сточных вод в летнее время;

t_доб — допустимое по правилам повышение не более, чем на 3 С температуры воды водоема;

t_ст — температура сточных вод, при которой будет соблюдено санитарное требование относительно температуры воды в створе первого пункта водопользования.

г) по образованию плавающих примесей — не поддается определению расчетным методом. Если возможность их не исключается, необходимо лабораторным путем или наблюдением в натуре определить разбавление, при котором они становятся незаметными или считать обязательными мероприятия по тщательной задержке плавающих примесей.

По санитарно-токсикологическому показателю вредности (т.е. возможной опасности для здоровья населения), а также по общесанитарному и органолептическому показателю вредности (окраска, запах, привкус), по которым установлены предельно допустимые концентрации (например, хлориды, сульфаты, цинк, медь и т. д.) расчет ведется по формуле (6).

При использовании в качестве нормативов, установленных для загрязняющих веществ, предельно допустимых концентраций, необходимо учитывать указание Правил о порядке применения предельно допустимых концентраций при совместном поступлении в водоем нескольких вредных веществ, характеризующихся одинаковым показателем вредности.

Результаты расчетов параметра С_ст выносятся в табл. 2. (колонка 3) для сопоставления их с показателями свойств сточных вод объекта (колонка 2 той же таблицы).

Таблица 2. Сопоставление фактических и расчетных показателей сточных вод предприятия.

1) Данные о составе и свойствах сточных вод определяются на основании лабораторных исследований, проводимых хозяйственными органами и в порядке осуществления государственного контроля лабораториями санитарно-эпидемиологических станций;

2) имеются в виду вещества, для которых установлены предельно допустимые концентрации по соответствующим лимитирующим показателям вредности.

Эта таблица позволяет конкретизировать характер и объем мероприятий по очистке и обезвреживанию сточных вод, условия спуска которых в водоем определяются. Если по тем или иным показателям расчетная, т. е. требующаяся, концентрация загрязнения (вредного вещества) в сточных водах (С_ст) оказалась меньшей, чем в сточных водах объекта, это значит, что по этим показателям нужно ожидать нарушения санитарных требований к составу и свойствам воды водоема у ближайшего пункта водопользования.

Таблица 3. Утвержденный предельно допустимый сброс и состав сточных вод (сброс любых веществ, не указанных ниже, запрещен)

Утверждаемые свойства сточных вод.

а) плавающие примеси (вещества) _____отсутствуют____

б) запахи, привкусы _________1_________

в) окраска__________не обнаружено______________

г) температура ⁰С _______35_______

д) растворенный кислород_______7_______

2. Выполнить проверку допустимости сброса загрязняющих веществ, обладающих одинаковыми признаками вредности Для этого, по каждому загрязняющему веществу, входящему в ту или иную группу ЛПВ необходимо определить расчетную концентрацию загрязняющего вещества в контрольном растворе С_кс по формуле С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

где: С_факт — фактическая концентрация загрязняющего вещества в сточных водах;

С_ф — концентрация загрязняющего вещества в фоновом растворе водного объекта.

Хлориды: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (85+85*0,089*210)/(1+0,089*210) =85 мг/л Сульфаты: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (470+350*0,089*210)/(1+0,089*210) = 356,09 мг/л Нефтепродукты: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (12+0,08*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,685 мг/л Фенолы: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (1,8+0,0008*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,092 мг/л СПАВ:

Алкилсульфаты: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (2+0,2*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,291 мг/л Алкилсульфанаты: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (1,8+0,18*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,262 мг/л Хром 3-х валентный: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (0,3+0,03*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,044 мг/л Хром 6-ти валентный: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (0,15+0,015*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,0219 мг/л Никель: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (0,05+0,05*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,05 мг/л Цинк: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (0,8+0,05*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,088 мг/л Железо: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (2+0,15*0,089*210)/(1+0,089*210) =0,244 мг/л Нитриты: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (2,5+1,5*0,089*210)/(1+0,089*210) =1,55 мг/л Капролактам: С_кс =(С_факт + С_ф*Q/q) / (1 + Q/q),

С_кс = (5,7+0,75*0,089*210)/(1+0,089*210) =1,001 мг/л Для загрязняющих веществ, относящихся к одной и той же группе ЛПВ, должно выполняться условие Органические

— хлориды Орган. привк.

— сульфаты Орг.плен.

— нефтепродукты С.-т.

— хром 3-х валентный

— никель

— нитриты

— хром 6-ти валентный Орг. цв. -железо Общие

— цинк

— капролактам Орг. пена

— алкилсульфаты

— алкилсульфанаты Орг. зап.

— фенол