Сточные воды

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный автомобильно дорожный университет

Кафедра экологии и химии

КУРСОВАЯ РАБОТА

“Сточные воды”

по дисциплине:

"ПРИКЛАДНАЯ ГИДРОЭКОЛОГИЯ"

Выполнил:

Проверил:

Харьков – 2007

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1 Условия выпуска производственных сточных вод. 5

2. Расчетные методы определения условий выпуска сточных вод в водоемы и прогнозирование их санитарного состояния. 6

2.1. Определение условий сброса сточных вод. 6

2.2. Прогнозирование санитарного состояния водоема у места сброса СВ 8

2.3. Прогнозирование возможных санитарно-гигиенических ситуаций в водных объектах при выборе места сброса сточных вод. 8

2.4. Выпуск сточных вод, когда в общем стоке производственные загрязнения относятся к одной группе по лимитирующему признаку вредности. 9

2.5. Определение необходимой степени очистки производственных сточных вод 10

3. Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в производственных сточных водах, сбрасываемых в системы канализации населенных пунктов 13

4. Основные мероприятия по охране водных ресурсов. 17

4.1. Общие сведения. 17

4.2. Выбор места расположения пунктов наблюдения за состоянием водных объектов. 18

4.3. Характеристики створа. 20

5. Расчет допустимой концентрации веществ в производственных водах, сбрасываемых в системы канализации населенных пунктов. 23

6. Расчет необходимой степени очистки производственных сточных вод перед сбросом в водный объект. 26

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 28

ВВЕДЕНИЕ

В естественных условиях химический состав вод регулируется природными процессами. Поддерживается равновесие между поступлением химических веществ в воду и выведением и нее. Однако антропогенный фактор обусловливает попадание в гидросферу огромного количества сточных вод, содержащих отходы промышленности и сельскохозяйственного производства, коммунально-бытовые стоки, что в конечном счете ухудшает качество воды.

Качество воды – это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. Качество воды оценивается комплексом разнообразных показателей. Основными показателями качества воды являются цветность, запах и вкус, жесткость и щелочность, содержание железа, марганца и некоторых других элементов.

Водные объекты считаются загрязненными, если состав или состояние их вод изменены в результате деятельности человека до такой степени, что они стали непригодными для целей, которым они служили до начала их использования человеком. Веществом, загрязняющим воду, является каждое соединение, вызывающее нарушение норм качества воды.

Под засорением поверхностных природных вод следует понимать поступление в водные объекты нерастворимых предметов, например, древесины, металлолома, шлака, строительного мусора и др.

В прошлом загрязненных сточных вод было сравнительно мало, они имели преимущественно коммунально-бытовое происхождение. Такие воды многократно разбавлялись большим количеством чистой воды рек, а процессы самоочищения освобождали воды от загрязняющих веществ. В настоящее время положение изменилось. Индустриализация стран, увеличение количества населенных пунктов, интенсификация и химизация сельского хозяйства привели к резкому увеличению водопотребления и сброса сточных вод. Количество сочных вод увеличилось во много раз, состав загрязняющих веществ тоже изменился.

Примеси, поступающие в водные объекты, можно разделить на минеральные, органические и биологические. К минеральным загрязняющим веществам относятся глина, песок, различные золы и шлаки, растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и минеральных масел, радиоактивные и другие неорганические соединения. Органические загрязняющие вещества – это разнообразные вещества растительного и животного происхождения, а также многочисленные отходы в виде смол, фенолов, красителей, спиртов, альдегидов, серо - и хлорсодержащих органических соединений и т.д. Биологические загрязняющие вещества играют особую роль в жизни водоемов. С бытовыми сточными водами и стоками некоторых производств в водоемы и водотоки попадают болезнетворные бактерии и вирусы.

В ХХ резко возросло количество всевозможных отходов антропогенного характера, что привело к массовому интенсивному загрязнению рек, морей и океанов. Ежегодно речной сток выносит в Мировой океан 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца, 6,5 млн. т фосфора, 230 млн. т железа. В реки сбрасывают серную кислоту и ее соли, фенолы, пестициды, ПАВы, ядохимикаты, радиоактивные отходы. Качество природных вод во многих районах Земли ухудшилось настолько, что их использовать для водоснабжения невозможно.

1. Условия выпуска производственных сточных вод

Выпуск производственных сточных вод производится в городскую канализацию или водоемы. Очистка смеси бытовых и производственных сточных вод осуществляется совместно на очистных сооружениях канализации. Системы очистки сточных вод крупных промышленных предприятий часто используются и для очистки сточных вод близлежащих населенных пунктов.

Выпуск производственных сточных вод в городскую канализацию регламентируется следующими условиями:

·  производственные сточные воды не должны нарушать работу коммунальных сетей и сооружений;

·  в них не должно содержаться более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ;

·  они не должны содержать вещества, способные засорять трубы канализационных сетей или отлагаться на стенках труб;

·  не должны оказывать разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;

·  не должны содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси в канализационных сетях и сооружениях;

·  не должны содержать вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем;

·  производственные сточные воды должны иметь температуру не выше 40 оС.

Производственные сточные воды (СВ), не удовлетворяющие указанным требованиям, следует предварительно очищать, охлаждать или разбавлять до требуемых параметров.

Условия выпуска производственных сточных вод в водные объекты регламентируются "Правилами охраны поверхностных вод".

2. Расчетные методы определения условий выпуска сточных вод в водоемы и прогнозирование их санитарного состояния 2.1. Определение условий сброса сточных вод.

Методы определений условий сброса сточных вод опираются:

·  на предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водных объектов как государственный фактор, регулирующий условия выпуска сточных вод.

·  на представление о гидрологических и гидродинамических зако-номерностях.

Основная расчетная формула имеет следующий вид:

, (1)

где Q и q – расчетные расходы соответственно воды в реке и сточных водах;

 – концентрация загрязнения одинакового вида соответственно в СВ и в реке до места спуска СВ;

 - коэффициент смешения;

С п. вод – концентрация загрязнения перед расчетным пунктом водопользования.

Если вместо С п. вод поставить СПДК, то формула примет вид

,(2)

В таком виде формула устанавливает связь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы, составом и свойствами воды водоема и необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоем.

Из этого уравнения можно найти максимальную (предельную) концентрацию, которая может быть допущена в СВ Сст. пред, при которой после их смешения с водой водоема в расчетном створе или у первого расчетного пункта водопользования степень загрязнения не превзойдет установленного предела СПДК:

. (3)

Таким образом, значение СПДК кладут в основу проектирования мероприятий по уменьшению загрязнения, чтобы достигнуть условий отведения СВ, соответствующих санитарным требованиям.

"Правила охраны поверхностных вод" запрещают спуск СВ в водоемы в ряде случаев, когда:

СВ могут быть устранены путем рациональной технологии;

могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.

Разрешается сброс СВ при условии соблюдения требований и нормативов качества воды в контрольном створе или у ближайшего пункта водопользования.

Это может быть достигнуто сочетанием технологических и санитарно-гигиенических мероприятий с разбавлением СВ водой водного объекта.

Однако имеются случаи, когда разбавление в воде водных объектов не допускается и когда спуск в водоем СВ должен быть практически исключен. Так, если вода водоема к месту предполагаемого нового спуска СВ уже загрязнена, причем СР  СПДК, то Сст. пред. должна быть равна или меньше СПДК.

.

Это означает, что нормативные требования должны быть отнесены не только к воде водного объекта, но и к СВ. В этом случае необходима глубокая очистка СВ.

2.2. Прогнозирование санитарного состояния водоема у места сброса СВ

Основное уравнение разбавления может быть использовано и для прогнозирования санитарного состояния водного объекта у пункта водопользования (С п. вод) при заданном составе и количестве СВ , условий отведения СВ  и исходном санитарном состоянии водного объекта СР до проектируемого выпуска СВ. Уравнение решается относительно ожидаемой концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) в воде водного объекта СОЖ:

. (4)

При СОЖ  СПДК прогноз является благоприятным.

Объем и характер мероприятий по улучшению санитарно-гигиенического состояния водного объекта должен предусматриваться в зависимости от того, насколько Сож превышает СПДК. Когда эффективность мероприятий оценена, расчет повторяют для подтверждения того, что СОЖ ≤ СПДК. Это важно для санитарной экспертизы правильности выбора условий спуска сточных вод (СВ) в водный объект.

2.3. Прогнозирование возможных санитарно-гигиенических ситуаций в водных объектах при выборе места сброса сточных вод

Когда обсуждается вопрос о выборе места для предприятия и места выпуска СВ, основное уравнение разбавления может быть использовано в таком виде:

 (5)

где n – необходимая кратность разбавления в расчетном или у ближайшего пункта водопользования, которая вычисляется по формуле

(6)

где γ – коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водном объекте смешивается со СВ в расчетном створе;

Q – расход воды в водном объекте;

q – расход СВ.

Чем меньше необходимая кратность разбавления соответствует местным условиям, тем более сложными должны быть мероприятия по уменьшению количества и концентрации СВ.

2.4. Выпуск сточных вод, когда в общем стоке производственные загрязнения относятся к одной группе по лимитирующему признаку вредности

Лимитирующий признак вредности (ЛПВ) – санитарно-гигиенический показатель, характеризующий предельно-допустимую концентрацию вещества с основной качественной стороны. ЛПВ указывает, в каком направлении (при наименьших концентрациях) прежде всего появится неблагоприятное влияние производственного загрязнения. В настоящее время величины ПДК веществ в воде водного объекта устанавливаются по тому признаку вредного воздействия (влияние на здоровье населения, на органолептические свойства воды или общее санитарное состояние водоема), который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. Так как этот признак вредности определяет характер наиболее вероятного неблагоприятного действия наименьших концентраций каждого вещества, он получил название лимитирующего признака вредности. В нашей стране принята классификация загрязнений по следующим видам ЛПВ: общесанитарному, органолептическому, санитарно-токсикологическому, токсикологическому и рыбохозяйственному.

Когда в общем стоке производственные загрязнения относятся к одной группе по лимитирующему признаку вредности, но характеризуется различной величиной ПДК и содержатся в стоке в разных концентрациях, учет особенности комбинированного действия должен осуществляться по уравнению

(7)

Если  то рассматриваются возможные способы уменьшения концентрации каждого из веществ в воде. При этом в процессе проектирования стараются выбрать те вещества, концентрацию которых в стоках можно уменьшить наиболее доступными способами. Затем снова выполняют расчет и проверяют условие

Тогда эффект очистки по каждой группе ЛПВ находят, используя формулу

 (8)

2.5. Определение необходимой степени очистки производственных сточных вод

Взвешенные вещества. Допустимое содержание взвешенных веществ (мг/л) в спускаемых СВ в соответствии с санитарными правилами определяется из уравнения:

(9)

 (10)

где γ – коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме смешивается со СВ в расчетном створе;

Q – расход воды в водоеме;

q – расход СВ, поступающих в водный объект, м3/с;

m – содержание взвешенных веществ в СВ;

p – допустимое содержание взвешенных веществ в водоеме после спуска СВ (в зависимости от вида водопользования, г/м3; p = 0,75 или 0,25);

b - содержание взвешенных веществ в воде водного объекта до спуска СВ, г/м3;

n – кратность разбавления.

Необходимая степень очистки по взвешенным веществам,%:

(11)

где С – концентрация взвешенных веществ в СВ до очистки, мг/л.

Биологическое потребление кислорода (БПКПОЛН). Баланс биохимической потребности в кислороде смеси речной и СВ в расчетном створе выражается уравнением

 (12)

где КСТ и Кр – константы скорости потребления кислорода сточной и речной водой;

LСТ – БПКПОЛН СВ, которая должна быть достигнута в процессе очистки;

Lp – БПКПОЛН речной воды до места выпуска СВ;

LП. Д – предельно допустимое БПКПОЛН смеси речной воды и СВ в расчетном створе;

t – продолжительность перемещения воды от места выпуска СВ до расчетного створа, равная отношению расстояния по фарватеру от места выпуска СВ до расчетного створа lCP к средней скорости течения воды в реке на данном участке VCP;

γ – кратность разбавления.

Отсюда

 (13)

Если БПКПОЛН. ФАКТ СВ Lф < LCT, то до выпуска в водный объект она должна быть очищена. Необходимая степень очистки, %, определяется выражением:

 (14)

Общесанитарный показатель вредности. Определение необходимой степени очистки по общесанитарному показателю вредности, а также по санитарно-токсикологическому и органолептическому показателям вредности, по которым установлены ПДК, производится по формуле

 (15)

3. Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в производственных сточных водах, сбрасываемых в системы канализации населенных пунктов

Расчет допустимых концентраций ЗВ, содержащихся в производных СВ и удаляемых на очистных населенного пункта, производится следующим образом:

а) определяется допустимая концентрация ЗВ в очищенных городских СВ, ССТ, мг/л:

 (16)

где CN – ПДК ЗВ в контрольном (расчетном) створе водного объекта соответствующего вида использования, мг/л;

Сф – фактическая концентрация того или иного вещества в воде водного объекта до сброса в него СВ данных очистных сооружений, принимается по данным Госкомгидромета, материалов органов по регулированию использования и охране вод системы Минводхоза РФ либо путем прямых измерений на водном объекте, мг/л;

n – кратность смешения очищенных СВ с водой водного объекта в расчетном створе, принимается по данным Госкомгидромета или определяется расчетами в соответствии с Методическими указаниями по применению Правил охраны поверхностных вод от загрязнений СВ.

При Сф > СN первый член правой части зависимости (16) в расчет не принимается и ССТ = СN.

б) определяется допустимая концентрация ЗВ в смеси производственных и бытовых СВ, поступающих на очистные сооружения населенного пункта, СГСВ:

 (17)

где А – эффективность удаления ЗВ на очистных сооружениях населенного пункта, %; принимается по данным работы действующих очистных сооружений либо по данным таблицы 7.

Если в результате расчета оказывается, что Ст. с. в. >Сб. о. о., то следует пересчитать Сст из формулы (53), приняв, что Ст. с. в. = Сб. о. о.

При согласовании с органами по регулированию использования и охране вод следует особо отметить проведенный расчет и установленную заведомо ниже допустимой из расчета по ПДК величину Сст;

в) рассчитывается величина допустимой концентрации каждого загряз-няющего вещества, содержащегося в суммарном расходе произведенных

сточных вод, СПСВ:

(18)

где Сбыт _ содержание загрязняющего вещества в бытовых сточных водах, мг/л;

Q _ расход городских сточных вод, содержащих данное загрязняющее вещество, м³/сут.

Сбыт определяется в каждом конкретном случае на основании анализа только бытовой сточной воды (или по данным, приведенным ниже), при отсутствии данных принимается Сбыт = 0.

г) расчеты допустимых концентраций известных веществ и БПК выполняются при проектировании очистных сооружений населенных пунктов. Расчет допустимой концентрации растворенных солей производится, исходя из того, что их содержание в процессе биологической очистки сточных вод практически не изменяется, а суммарное ПДК в воде водных объектов _ 1000 мг/л (по сухому остатку, в соответствии с правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами);

Загрязняющие вещества	Возможная концентрация в бытовых СВ
Алюминий	0,5
Азот аммонийный	18 – 20
Железо	1 – 2
Жиры	30 – 60
Медь	0,01 – 0,03
СПАВ (анионные)	3 – 8
Сульфаты	80 – 100
Хлориды	40 – 60*
Цинк	0,02 – 0,3

Исходя из состава водопроводной воды.

д) содержание биогенных элементов на каждые 100 мг/л, БПКполи городских СВ не должно быть менее 5 мг/л азота N и 1 мг/л фосфора P.

4. При поступлении в системы канализации населенных пунктов производственных сточных вод, содержащих несколько загрязняющих веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности, сумма отношений концентраций СX, СY,…, CK каждого из веществ к соответствующей допустимой их концентрации в производственных сточных водах , ,

CKп. с. в. не должна превышать 1:

(19)

Определение величины СX, CY,…, CK может быть произведено двумя путями: допустимая концентрация веществ в произведенных сточных водах уменьшается во столько раз, сколько веществ сбрасывается; величина уменьшения Сп. с. в. распределяется исходя из реальных условий, обусловленных возможностями предприятий.

При сбросе сточных вод в водные объекты хозяйственно-бытового и культурно-бытового водопользования учитывается суммарное присутствие по одному лимитирующему показателю вредности только веществ I-II класса гигиенической опасности.

Учет суммарного присутствия веществ с одинаковым лимитирующим признаком вредности производится либо на этапе расчета ССТ, либо на этапе расчета СПСВ.

5. Допустимый сброс загрязняющих веществ от промышленного предприятия в систему канализации населенного пункта определяется по формуле:

 (20)

где qn-расход производственных сточных вод данного предприятия, м3/ч.

В случае введения промышленным предприятием оборотного водоснабжения, обусловившего уменьшение расхода сбрасываемых в канализацию населенного пункта производственных сточных вод, допускается увеличение концентрации загрязняющих веществ в пределах допустимого сброса, установленного данному предприятию.

Вопрос присоединения небольших предприятий (с расходом производственных сточных вод не более 100 м³/сут) в устройстве локальных очистных сооружений для очистки сточных вод нескольких предприятий согласовывается с водопроводно-канализационным предприятием в каждом отдельном случае в зависимости от местных условий.

4. Основные мероприятия по охране водных ресурсов 4.1. Общие сведения

Наиболее активной формой защиты от загрязнения является безотходная технология производства.

Под понятием "безотходная технология" следует подразумевать комплекс мероприятий в технологических процессах, позволяющих до минимума сократить количество вредных сбросов и уменьшить до приемлимого уровня воздействие отходов на водные ресурсы.

В этот комплекс мероприятий входят:

·  создание и внедрение новых технологических процессов с образованием наименьшего количества отходов;

·  разработка бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе способов очистки сточных вод;

·  внедрение систем переработки отходов;

·  создание промышленных комплексов, имеющих замкнутую структуру;

Поскольку полный перевод промышленности на безотходную технологию представляет собой сложную задачу, то важными направлениями экологизации производства следует считать:

·  уменьшение сбросов загрязняющих веществ в водные объекты за счет совершенствования технологий;

·  утилизацию отходов;

·  применение пассивных методов защиты водных объектов.

Пассивные методы защиты водных объектов включают комплекс мероприятий по ограничению сбросов коммунально-бытовых стоков, стоков промышленного и сельскохозяйственного комплекса в водные объекты, а также утилизацию и захоронение отходов.

Перед сбросом сточных вод в водный объект даже после основательной очистки их необходимо разбавлять чистой водой. Во всем мире на разбавление сточных вод ежегодно затрачивается 5500 км3 чистой воды _ втрое больше, чем на все другие нужды человечества.

Сточные воды влияют на санитарный режим водоемов и водотоков, т.е. на процессы их естественного самоочищения от органических веществ. Изучение процессов естественного самоочищения водных объектов ведется в двух направлениях: посредством учета изменения биохимического потребления кислорода и учета продуктов нитрификации при различных концентрациях загрязняющих веществ (СВ. В). Конечная цель этих исследований _ установление значений СВ.В. в воде, при которых не нарушаются основные процессы самоочищения водоемов.

Расчет допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах, сбрасываемых в водные объекты, производится в соответствии с Правилами охраны поверхностных вод. Эти правила предназначены для регулирования состава и концентрации веществ в сточных водах, а также регламентируют установление норм ПДС веществ для водных объектов различных категорий.

К основным средствам регулирования качества природных вод относятся:

·  очистка промышленных и коммунальных стоков;

·  мелиоративные и противоэрозионные мероприятия;

·  сокращение загрязнения атмосферы;

·  улучшение разработки и использования природных ресурсов.

4.2. Выбор места расположения пунктов наблюдения за состоянием водных объектов

Выбор местоположения пункта наблюдения является наиболее важным этапом организации работ по наблюдению за загрязнением поверхностных вод. Под пунктом наблюдения следует понимать место на водоёме или водотоке, в котором производится комплекс работ по получению данных о качестве воды. Пункты наблюдений организуются в первую очередь на водных объектах имеющих большое народнохозяйственное значение, а также объектах,. Подверженных сильному загрязнению сточными водами предприятий, хозбытовыми стоками, а также стоками сельскохозяйственных угоди и животноводческих комплексов.

Помимо этого, при расположении пунктов учитываются состояние и перспективы использования водного объекта.

Количество и месторасположения пунктов наблюдений должны обеспечить получение всей необходимой информации.

Пункты наблюдений включают в себя один или несколько створов. Под створом подразумевается условное поперечное сечение водоёма или водотока, в котором проводится комплекс работ для получения данных.

Створы размещаются с учетом гидрометеорологических условий и морфологических особенностей водоёма.

Таблица 1 - Количество створов в зависимости от характеристики водного объекта.

Характеристика водного объекта	Количество створов и их месторасположение
С интенсивным водообменом	Один - выше источника загрязнения
	Ещё менее двух-ниже источника на расстоянии 0,5км сброса
С умеренным водообменом	Один - вне зоны влияния источника загрязнения
	Второй – в месте сброса
Водоток с наличием организованного сброса	Второй – в месте сброса
	Ещё один - за границей зоны загрязненности
	Два и более створов. Первый-на 1км выше источника загрязнения, второй – вместе достаточно полного смешения сброса с водой водоёма

На водотоках, на которых отсутствует организованный сброс СВ, один створ устанавливают в устьях загрязненных притоков, а также устанавливают створы на не загрязненных участках водотока, на предплотинных участках рек, на замыкающих участках рек, в местах пересечения государственных границ.

Два створа и более устанавливают на водотоках при наличие организованного сброса СВ. Один из них располагают на расстояние 1 км выше источника загрязнения, вне зоны его влияния; другие – ниже источника загрязнения в следующих местах:

·  в месте достаточно полного (не менее 80%) смешения СВ с водами водотока;

·  в месте, определяемом в установленном порядке не далее 0,5 км от места выпуска на объектах рыбохозяйственного водопользования.

При наличие на водотоке нескольких рукавов створы располагаются на тех из них, где наблюдаются наибольшие расходы воды и имеются нарушения норм качества воды.

4.3. Характеристики створа

Характеристиками створа являются его вертикаль и горизонт. Под вертикалью створа следует понимать условно отвесную линию от поверхности воды (или льда) до дна водоёма или водотока, на которых выполняется работа о показателях качества воды. Количества вертикалей определяется шириной зоны загрязнения. Первую вертикаль располагают на расстоянии не более 0,5 км от берега или от места сброса сточных вод, последнюю - непосредственно за границей зоны загрязненности.

При неоднородном химическом составе воды в створе устанавливают не менее 3-х вертикалей (на стрежне потока и на расстоянии 3-5 км от берега). При однородном химическом составе одну вертикаль (на стрежне потока).

Под горизонтом створа следует понимать место на вертикале (по глубине), на котором производят комплекс работ по определению качества воды. Количество горизонтов зависит от глубины объекта. При глубине до 5 м устанавливается горизонт у поверхности воды: летом – 0,3 м от поверхности воды, зимой у нижней поверхности льда. При глубине от 5-10 м устанавливается 2 горизонта: у поверхности и у дна (на расстоянии 0,5 м от дна). При глубине более 10 м устанавливается 3 горизонта: у поверхности, у дна и на половине глубины объекта. При глубине более 100м: у поверхности, у дна и на глубине 10, 20, 50 м. Кроме того устанавливают дополнительные горизонты в каждом слое скачка плотности.

4.4. Научные основы организации деятельности по управлению воздействия на окружающую среду

Увеличение масштабов загрязнения окружающие среды вызывает необходимость разработки быстрых и эффективных способов защиты от загрязнения, а также методов предупреждения вредного воздействия загрязнителей.

В настоящее время из недр земли ежегодно извлекается 100 млрд. т. руды, топлива и строительных материалов, в том числе 4 млрд. т. нефти и природного газа, 2 млрд. т. угля на поля рассеивается 92 млрд. т. минерального удобрения и 2 млн. т. ядохимиката. В атмосферу выбрасывается 200 млн. т. оксида углерода и 50 млн. т. углеводорода, 146 млн. т. диоксида серы, 53 млн. т. оксидов азота, 250 млн. т. пыли. В водоёмы сбрасываются 32 млрд. м3 неочищенных вод. В мировой океан ежегодно попадает 7 млн. га. почв. Всё это с очевидностью требует корректировки действий человечества, т. к. многие изменения в окружающей среде стали необратимыми.

Очевидно, что для ограничения воздействия на окружающую среду и рационального использования природных ресурсов н5еобходимо знание научных основ сущности законов географического развития Земли, процессов внедрения техники в лесные ландшафты, технологических факторов, воздействующих на природу земли(от верхних слоёв атмосферы до многометровых глубин океана и земных недр.), и др.

Поэтому разрабатываемые во всём мире мероприятия по охране окружающей среды базируются:

·  на законах распределения и перераспределения вещества энергии;

·  балансе вещества и трансформированных свойств океанов и континентов;

·  балансе между природообразующими сферами: атмосферой, гидросферой, литосферой, биосферой;

·  закона развития и взаимодействия природы и общества;

·  использование модели от построения и трансформации загрязняющих веществ, позволяющих связать количество загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду, с концентрацией экотоксикантов в природе.

В основе организации деятельности по охране окружающей среды от загрязнений лежат научно обоснованные нормативы качества ОС: ПДК, ОДУ, ОБВ, ЛК, ПК и др., а также нормативы предназначенные для регламентирования антропогенной нагрузки на природу: ПДВ, ВСВ, ПДС, ВСС и др.

Разработка перечисленных критериев и нормативов основана на физико-химических свойствах загрязняющих веществ, а также на научных исследованиях по физико-химического и токсикологическому воздействию загрязнителю на здоровье человека и объектов ОС.

Для оценки эффективности природоохранных мероприятий, для прогнозирования возможного действия загрязняющих веществ на биосферу в будущем используются научные достижения в области физико-химических, термодинамических, математических и др. математических наук, описывающих характер распространения, поведение и взаимодействие загрязняющих веществ.

Совершенно очевидно, что дело охраны ОС требует объединения усилий ученых, работающих в различных областях современной науки.

5. Расчет допустимой концентрации веществ в производственных водах, сбрасываемых в системы канализации населенных пунктов

Исходные данные:

В производственных СВ содержаться фенол, свинец, формальдегид.

Расход городских СВ Q = 100000 м3/сут.

Расход производственных СВ q = 10000 м3/сут.

Водный объект хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (данные должны быть получены в органах по регулированию ис-пользования и охране вод системы Министерства экологии).

Кратность смешения очищенных СВ с водами водного объекта n = 2.

Фактическая концентрация формальдегида в воде водного объекта Cф = 0,05 мг/л, фенол и свинец в воде водного объекта отсутствуют.

Содержание ЗВ в бытовых СВ:

·  С фенол быт. = 0,003 мг/л;

·  С форм быт. = 0,075 мг/л;

·  Свинец в бытовых сточных водах отсутствует.

Свинец сбрасывает одно предприятие с расходом СВ 1000 м3/сут.; формальдегид - два предприятия с расходом СВ, соответственно 2000 м3/сут. и 1000 м3/сут; фенол – три предприятия с расходами СВ, соответственно 3000, 2000, и 1000 м3/сут.

Рассчитаем допустимую концентрацию в очищенных городских СВ, используя формулу (16).

Фенол: Сст = 2 × (0,01 – 0) + 0 = 0,02 мг/л;

Свинец: Сст = 2 × (0,03 - 0) + 0 = 0,06 мг/л;

Формальдегид: Сст = 2 × (0,05 - 0,05) + 0,05 =0,05 мг/л.

Найдем концентрацию в смеси производственных и бытовых СВ по формуле (17).

Фенол: А = 95 (процент очистки), тогда СГСВ = .

Концентрация фенола, допустимая для процесса биологической очистки, не должна превышать 15 мг/л, т. к. СБ.О.С. для фенола - 15 мг/л.Т. обр., условие СГСВ £ СБ.О.С. соблюдается.

Величина допустимой концентрации в сумме расхода производственных СВ определяется по формуле (18).

ССПВ =  × (0,4 - 0,003) + 0,003 = 3,97 мг/л.

Свинец: А = 50 СГСВ =  = 0,12. Но концентрация свинца, допустимая для процесса биологической очистки, не должна превышать 0,1 мг/л, поэтому при-нимаем С PbГСВ = СPbБ.О.С. = 0,1 мг/л.

СПСВ =  × 0,1 = 1 мг/л.

Формальдегид: А = 80 СГСВ = = 1,83, значение СБ.О.С. = 100 мг/л, для расчета СПСВ берем значение СГСВ = 0,25 мг/л.

СПСВ =  × (0,25 - 0,075) + 0,075 = 1,83 мг/л.

Свинец и формальдегид для воды водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования нормируются по санитарно-токсикологическому признаку. И поэтому их расчетные допустимые концентрации должны быть уточнены для обеспечения условия (19). Таким образом:

СPbПСВ фактич. =  мг/л;

СформальдегидПСВ фактич. =  мг/л;

.

Таким образом условие (19) выполняется.

Допустимый сброс предприятия в систему канализации вычисляем, используя формулу (20), учитывая что значения сбросов необходимо получить в граммах за час.

Фенол:

Р1 =  г/ч;

Р2 =  г/ч;

Р3 =  г/ч.

Свинец:

Р1 =  г/ч.

Формальдегид:

Р1 =  г/ч;

Р2 =  г/ч.

Вещества	Qгор, м3/сут	qпроизв, м3/сут	n	Сф, мг/л	Сбыт, мг/л	СN	%	ЛПВ	Категория водопользования
Фенол	100000	10000	2	0	0.003	0,01	95	органолептический	хоз-пит
Cвинец	100000	10000	2	0	0	0,03	50	санитар. -токсикол.	хоз-пит
Форм.	100000	10000	2	0,05	0,075	0,05	80	санитар. -токсикол.	хоз-пит

6. Расчет необходимой степени очистки производственных сточных вод перед сбросом в водный объект

Исходные данные:

Состав СВ характеризуется следующими показателями:

Взвешенные вещества Сствзвеш. = 150 мг/л.

Фенол Сстфенол = 0,15 мг/л.

Свинец СстPb = 2,5 мг/л.

Природная вода в створе имеет следующие концентрации:

Взвешенные вещества Сввзвеш. = 55 мг/л.

Фенол – отсутствует.

Свинец СстPb = 0,06 мг/л.

Расчетная кратность разбавления вод n = 2.

Водный объект относится к категории рыбохозяйственного водопользования.

Так как данный водный объект относится по категории водопользования к "водоемам, используемым для рыбохозяйственных целей", то для него необходимо обеспечить следующие значения ПДК:

СДОПВЗВ = 0,75 мг/л; СДОПфенол = 0,001 мг/л; СДОПPb = 0,1 мг/л.

Для расчета предельно допустимого содержания взвешенных веществ в очищенных СВ перед сбросом в водоем используем формулу

СочВЗВ = 55 + 0,75 × 2 = 56,5 мг/л.

Отсюда необходимая степень очистки по взвешенным веществам определяется по формуле (11)

Д = % = 62,33 %

Рассчитаем необходимую степень очистки СВ по фенолу и свинцу, учитывая, что данные вещества имеют различные лимитирующие признаки вредности (рыбохозяйственный и токсикологический соответственно). Тогда находим эффект очистки, используя формулу:

Соч = n (СДОП - СВ) + СДОП.

Отсюда необходимая степень очистки по взвешенным веществам определяет-ся по формуле:

Э = %.

Фенол:

Сочфенол = 2 × (0,001 - 0) +0,001 = 0,003;

Э =  = 98 %

Свинец:

СочPb = 2 × (0,1 - 0,06) + 0,1 = 0,18;

Э =  = 92,8.

Полученные результаты заносим в таблицу.

Вещества	n	Св, мг/л	Сдоп	Сст, мг/л	Соч	%	Категория водопользования	ЛПВ
Взвешенные вещества	2	55	0,75	150	56,5	62,3	рыб/хоз	-
Фенол	2	0	0,001	0,15	0,003	98	рыб/хоз	рыбохозяйственный
Свинец	2	0,06	0,01	2,5	0,18	92,8	рыб/хоз	токсикологический

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты. _ М., 1989. _ С.18.

2.  Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. _ Харьков, 1990. _ С.113. С троительные нормы и правила. Канализация. Наружные сети и сооружения. СниП 2.04.03-85. _ М., 1986. _ С.72.

3.  Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов. _ 4-е изд. _ М., 1988. _ С.48.

4.  Правила охраны поверхностных вод (типовые положения). _ М., 1991. . С.34.

5.  Путимов А.В., Копреев А.А., Петрухин Н.В. Охрана окружающей среды. _ М.: Химия, 1991. _ С.223.

6.  Санитарные правила и нормы. Охрана поверхностных вод от загрязнения. СанПиН № 4630-88 / Мин-во здравоохранения СССР. _ М., 1988. _ С.66.

7.  Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. – М.: Стройиздат, 1977. – С.222.