Комплексное использование водных ресурсов. 2

Содержание

Введение	3
1 Исходные данные для варианта 12(приняты по таблице 1,2,3)	4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ  ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ	6
2.1. Определение коэффициента смешения	6
2.2 Определение кратности смешения	6
2.3 Определение концентраций загрязняющих  веществ, допустимых к сбросу  в водоем	7
2.4 Определение максимального часового  расхода городских сточных вод	8
2.5 Определение предельно допустимых  сбросов (ПДС) загрязняющих  веществ  с городскими сточными водами  в водный объект	9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОДООТВОДЯЩИЕ СЕТИ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ	12
3.1 Определение допустимой расчетной  концентрации загрязняющих веществ  в городских сточных водах.	12
3.2 Определение начальной предельно  допустимой концентрации загрязняющих  веществ в промышленных сточных  водах	13
3.3 Определение Спсв мг/л, загрязняющих веществ в промышленных сточных водах	14
4 РАСЧЕТ СХЕМ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО  БАЛАНСА ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА И  ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ	16
4.1 Оценка показателей водопользования  водного хозяйства промузла.	16
4.2 Оценка водохозяйственной обстановки  в промузле.	16
4.3 Оценка надежности водообеспечения  промузла.	16
5 РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОЧНЫХ ВОД	19
5.1 Определение среднегодовых объемов  дождевых и моечных вод	19
5.2 Определение размеров очистных  сооружений	20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	22
Приложение А	23
Приложение Б	24
Приложение В	25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Комплексное использование и охрана водных ресурсов как правило составная часть  комплексной программы использования  природных ресурсов и сохранение окружающей среды.

Водные ресурсы  Республики Казахстан; экологические, санитарные и социальные аспекты  решения водохозяйственных проблем; водохозяйственный комплекс и перспективы  его развития; водоохранные мероприятия; основы технико-экономического анализа  при проектировании водохозяйственного комплекса; организация охраны контроля качества вод природных источников; основы водного законодательства; рациональное использование природных вод  в коммунальном водоснабжении, промышленности, энергетике, сельском и рыбном хозяйстве, строительстве и транспорте.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные данные для варианта 12(приняты по таблице 1,2,3)

 

 Для задач  1 и 2:

По  населенному пункту

Расход бытовых  сточных вод среднесуточный Q_быт, м³/сут:

1й район- 15000

2й район- 15000

Норма водоотведения  n, л/сут*чел

1й район- 220

2й район- 220

По  промпредприятию

Количество  производственных сточных вод q*, м³/сут - 1500

Количество  производственных сточных вод в  максимальный час q_пр - 90 м³/ч

Содержание  различных компонентов в производственных сточных водах,

мг/л:

1. взвешенные вещества С_вв- 160
2. биохимическое потребление кислорода С_{БПКполн}- 300
3. кадмий С_Cd²⁺- 1,1
4. цинк С_Zn²⁺- 3,8
5. нефть -  160.
6. Кобальт Со²⁺ - 4
7. Никель (Ni²⁺) – 3,6

По  водному объекту

Категория и  вид водоема - 1,1

Минимальный расход водотока Q₉₅, м³/с - 9

Скорость  движения воды в водотоке при минимальном  расходе

V_ср, м/с - 0,21

Глубина водотока при минимальном расходе Н_ср, м -  2,1

Расстояние  от выпуска сточных вод до контрольного створа L, м - 1000

Коэффициент извилистости ξ - 1,2

Коэффициент, зависящий от конструкции выпуска  φ - 1

Содержание  различных компонентов в водотоке С_ф, мг/л:

1. взвешенные вещества С_ф^вв - 8
2. С_ф^{БПКполн} - 2
3. С_Со²⁺ - 0,003
4. С_Zn²⁺ - 0,005
5. нефть - 0,02
6. C_Ni²⁺ - 0,005

Примечание: 1.1 – водоток хозяйственно-питьевого  водопользования;

1.2 – водоток  культурно-бытового водопользования; 

2.1 – водоток  рыбохозяйственного назначения.

 

Для задачи 3:

Данные  по промышленному узлу

Q_св=2,2 м³/с

Q_пит=0,5 м³/с

Q_об=6,0 м³/с

Q_ст=1,6 м³/с

C_ст=6,3 м³/с

В промышленном узле 3 предприятия. Данные по предприятиям

Q_св1=0,7 м³/с

Q_св2=1,0 м³/с

Q_св3=0,5 м³/с

Q_пр1=0,5 м³/с

Q_пр2=0,7 м³/с

Q_пр3=0,4 м³/с

Q_пит1=0,15 м³/с

Q_пит2=0,2 м³/с

Q_пит3=0,1 м³/с

Q_об1=2,2 м³/с

Q_об2=1 м³/с

Q_об3=1,8 м³/с

q_ст1=0,2 м³/с

q_ст2=0,6 м³/с

q_ст3=0,4 м³/с

 Данные по водотоку

Q₉₅=0,45 м³/с

Q_отдачи=1,1 м³/с

C_ф^БПК=2,0 мг/л

ПДК_БПК=3 мг/л.

 

Для задачи 4:

Область проектирования, пункт – Петропавловск

Тип сооружения – 2ОС3

Площадь стока  F, га  - 1000

Площадь дорог  и тротуаров F', га – 250

Среднегодовое количество осадков Н_ж, мм – 430

Средний уклон  коллектора, местности, i_ср – 0,047

Средняя концентрация взвешенных веществ в поверхностных  водах 

С, мг/л – 710

Эффект очистки  Э, % - 85

Влажность осадка Р, % - 82.

 

  Примечание  -2 ОСЗ- двухсекционное  очистное сооружение закрытого  типа

 

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ  ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ

 

2.1. Определение коэффициента смешения

По формуле  определяем коэффициент турбулентной диффузии:

 

 

(1)

=

 

Расход городских  сточных вод:

Q_ГСВ = Q_быт + q^* = 30000+1500 = 31500/86400 = 0,365 м³/с

 

          По формуле   определяем коэффициент, учитывающий  гидравлические условия смешения: 

 

 

 

По формуле  определяем коэффициент смешения:

 

=0,234     (3)

Где, q – расчетный расход сточных вод, м³/с;

          Q – расчетный расход воды в водном объекте, м³/с;

                  – коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода реки смешивается со сточными водами. 

          L – расстояние от места водовыпуска до контрольного створа, м;

           –коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения.

          – коэффициент, учитывающий тип выпуска;

             – коэффициент извилистости русла;

           D –  коэффициент турбулентной диффузии.

       –  расход городских сточных вод, м³/с

        –  средняя глубина водотока, м;

        –   средняя скорость движения воды в водотоке, м/с.

2.2 Определение кратности смешения

Кратность смешения определяется по формуле 

 

                              (4)                                                    

             где   – минимальный расход водотока, м³/с.

2.3 Определение концентраций загрязняющих веществ, допустимых к сбросу в водоем

Концентрации  рассчитываются по следующей формуле:

 

                      ,                                                      (5)

 

где    – предельно допустимая концентрация в воде водного объекта, мг/л;

               – содержание различных компонентов в водотоке, мг/л.

С_ПДК : - кобальт =0,1

          - никель =0,1

          - цинк =1

          - нефть = 0,3

БПК = 6

С_ст^Со = 6,77*(0,1 – 0,003) +0,003 = 0,66

С_ст^Ni = 6,77*(0,1 – 0,005)+0,005 = 0,65

С_ст^Zn = 6,77*(1 – 0,005)+0,005 = 6,74

С_ст^нефть = 6,77*(0,3 – 0,02)+0,02 = 1,92

С_ст^Cd = 6,77*(0,001 – 0,004)+0,004 = -0,016

 

Определение концентрации по взвешенным веществам  осуществляется:

        

       ,                                                                      (6)

 

                

 

      

 

Учитывая  максимально допустимые концентрации загрязняющих веществ для биологической  очистки сточных вод, пересчитываем  :

 

                   (7)

 

    где   и  определяются по /2/ (таблица 4)  :

 С_био^Со = 1,    Э =50

С_био^Ni = 0,5   Э = 50

С_био^Zn = 1     Э = 70

С_био^нефть = 25  Э = 85

С_ст^Со =

 

 

С_ст^Ni =

 

С_ст^Zn =

 

 

С_ст^нефть =

 

С_ст^Сd =

 

2.4 Определение максимального часового расхода городских сточных вод

 

                                     (8)                                         

 

где     – расход максимально часовой бытовых сточных вод,     м³/л, определяется по формуле (15);

 

             – расход максимально часовой производственных сточных вод, м³/ч, определяется из задания;

 

        (9)

 

где   – коэффициент, определяется по формуле (16);

             – расход среднечасовой производственных сточных вод, м³/ч, определяется по формуле (17);

 

               (10)

 

где   , – коэффициенты, принимаемые по /2/

 

      (11)

2.5 Определение предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих  веществ с городскими сточными водами в водный объект

 

       ПДС, Т/ч, рассчитывается  по следующей формуле:

 

         (12)

 

 

 

Таблица 4- Вещества, удаляемые в  процессе биологической очистки  при сбросе  очищенных городских  сточных вод в водный объект рыбохозяйственного водопользования

 

Вещество	Лимитирующий признак вредности (ЛПВ)	Эффективность удаления на городских  сооружениях (Э), %	Предельно допустимая концентрация в  воде водного объекта (СПДК), мг/л
Кадмий	токсикологический	60	0,005
Кобальт		50	0,01
Медь		80	0,001 (к пр. фону)
Мышьяк		50	0,05
никель		50	0,01
Свинец		50	0,1
Формальдегид		80	0,05
Цинк		70	0,01
Нефть и нефтепродукты	рыбохозяйственный	85	0,05
Фенолы		95	0,001
Хром Сr 6+	Санитарно-токсикологический	80	0,001
Железо  Fе+3	токсикологический	80	0,005
Ванадий		76	0,001
Селен		50	0,0016 (к пр. фону
Стронций		14	10
ртуть		60	0,0001

 

Примечание- для водоемов рыбохозяйственного водопользования 

С_ПДК= 3 мг/л по БПК_полн,

С_ДОП=0,25 мг/л по взвешенным веществам;

С_БИО для загрязняющих веществ принимать по таблице 5

Таблица 5- вещества, удаляемые в  процессе биологической очистки  при сбросе очищенных городских  сточных вод в водный объект хозяйственно- питьевого и культурно-бытового водопользования.

Вещество	Лимитирующий признак вредности (ЛПВ)	Эффективность удаления на городских  очистных сооружениях (Э), %	Предельно допустимая концентрация в  воде водного объекта (СПДК0), мг/л	Концентрация вещества, макимально допустимая для биологической очистки (СБИО), мг/л
Аммонийный азот	Санитарно-токсикологический	40	2,0	-
Ванадий		76	0,1	25
Кадмий		60	0,001	0,1
Кобальт		50	0,1	1
Мышьяк		50	0,05	0,1
Селен		50	0,01	10
Свинец		50	0,03	0,1
Стронций		14	7	26
Ртуть		60	0,0005	0,05
Формальдегид		80	0,05	100
Титан	Обще-санитарный	80	0,1	0,1
цинк		70	1	1
Железо  Fе+3	органолептический	80	0,3	5
Медь		80	1	0,5
Нефть и нефтепродукты		85	0,3	25
Синтетические поверхностно-активные вещества: Анионные неионогенные		80 80	0,5 0,1	20 60
Фенол		95	0,001	15
Хром Сr 6+		80	0,05	0,1
никель	Санитарно-токсикологический	50	0,1	0,5

Примечание- для водоемов хозяйтсвенно-питьевого  водопользования принимается: С_ПДК= 3 мг/л- по БПК_полн,

С _ДОП= 0,25 мг/л- по взвешенным веществам;

-для водоемов  культурно-бытового водопользования  принимается- 

С_ПДК= 6 мг/л- по БПК_полн,

                  С _ДОП= 0,75 мг/л- по взвешенным веществам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД, ПОСТУПАЮЩИХ В ВОДООТВОДЯЩИЕ СЕТИ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

 

3.1 Определение допустимой расчетной концентрации загрязняющих веществ в городских сточных водах.

 

Определение допустимой расчетной  концентрации загрязняющих веществ  в городских сточных водах  С_ГСВ, мг/л:

 

                                        ,                      (13)

Полученные значения С_ГСВ.Р загрязняющих веществ не превышают значения С_био.

С_ГСВ.Р^Cd = 0,004/(1-60/100) ≤ 0,1

С_ГСВ.Р^Cо = 0,5/(1-50/100) ≤ 1

С_ГСВ.Р^Ni = 0,25/(1-50/100) ≤ 0,5

С_ГСВ.Р^Zn = 0,3/(1-70/100) ≤ 1

С_ГСВ.Р^нефть = 3,75/(1-85/100) ≤ 25

 

Определение С_ГСВ.Р и С_быт.р по взвешенным веществам и БПК_полн, мг/л, определяется по формулам

По первому, второму району:

                           =(65*1000)/220=295,45   (14)

= 65*1000/220 = 295,45   (15)

 

                          =75*1000/220 = 340,91                                        

                          =75*1000/220 = 340,91                                        

=          (16)

=       

 

 

=

 

 

=

 

 

где    a,b – норма загрязнений соответственно по взвешенным веществам и БПК_полн /2/;

              n₁,n₂    –  норма водоотведения по районам, в л/сут на 1 человека, таблица 1 /1/.

 

3.2 Определение начальной предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в промышленных сточных водах

Определение начальной предельно  допустимой концентрации загрязняющих веществ в промышленных сточных  водах С_ПСВ.Н, мг/л:

 

                   (17)                       

 

    где   – определяется по формуле (33)

 

                       (18)                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Определение С_псв мг/л, загрязняющих веществ в промышленных сточных водах

Определение С_псв мг/л, загрязняющих веществ в промышленных сточных водах, с выполнением следующего условия:

 

                                                             (19)

 

Выделим загрязняющие вещества в группы по ЛПВ:

Кобальт, никель – санитарно-токсикологический 

Нефть– органолептический 

Цинк – общесанитарный

 

 

 

                                               

 

 

 

 

Выводы: Для достижения С_ПСВ по кадмию, кобальту, никелю, БПК необходима локальная очистка промышленных сточных вод перед сбросом в водоотводящие сети населенного пункта.

Эффект очистки Э, % по кадмию, кобальту, никелю, БПК составит:

            

 

          

 

Локальная очистка  промышленных сточных вод не требуется  т.к. концентрация загрязняющих веществ  в сточных водах и допустимая концентрация к сбросу в водоотводящую  сеть города совпадают.

На рисунке 1 (Приложение А) представлена схема расчетных предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ, городских сточных вод С_ст, сбрасываемых в водоток и промышленных сточных вод С_ПСВ, поступающих в водоотводящие сети населенного пункта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ СХЕМ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО БАЛАНСА ПРОМЫШЛЕННОГО УЗЛА И ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

 

4.1 Теоретическая часть.

 

4.1 Оценка показателей водопользования водного хозяйства промузла.

Используемые  обозначения:

Q_св – среднегодовой расход потребления свежей воды в промузле (городе) и на предприятии (м³/с);

Q_пит – среднегодовой расход потребления питьевой воды на хозпитьевые нужды и в технологических процессах (м³/с);

 Q_об – среднегодовой расход воды в оборотных системах и на повторное использование воды (м³/с);

q_ст – среднегодовой расход водоотведения (м³/с);

С_ст – среднегодовая концентрация загрязняющих веществ в сточных водах (мг/л);

Q_отдачи – среднегодовой расход суммарной гарантированной отдачи источников водоснабжения промузла (м³/с);

К_исп – коэффициент использования воды, К_исп=( Q_св+ q_ст)/ Q_св;

К_бп – коэффициент безвозвратного потребления воды, К_бп=( Q_св+ q_ст)/ (Q_св+ Q_об);

Q_95% - расход воды в источнике года 95%-ной обеспеченности (м³/с);

С_ф – фоновая концентрация загрязняющих веществ в речной воде, соответствующая Q_95%, мг/л.

Промузел (город) рассматривается как единый(точечный) источник загрязнения с постоянным q_ст  и усредненной С_ст, а также с постоянными расходными характеристиками используемой воды.

В качестве расчетного загрязняющего вещества выбирается одно или несколько веществ, оказывающих наибольшее влияние  на загрязнение водного объекта. 

Потребление свежей воды на производственные нужды  определяется как разница Q_пр=Q_св-Q_пит.

 

4.2 Оценка водохозяйственной обстановки в промузле.

Удовлетворительное состояние водного хозяйства промузла требует гарантии заданного уровня водоснабжения и необходимого качества воды в реке приемнике сточных вод промузла при неблагоприятных условиях.

 

4.3 Оценка надежности водообеспечения промузла.

Общее потребление  свежей воды промузлом должно соответствовать  суммарной гарантированной отдаче источников водоснабжения. При Q_св>Q_отдачи требуется сократить потребление свежей воды или увеличить гарантированную отдачу источников. Приведение водопотребления в соответствии с суммарной отдачей источников не гарантирует удовлетворительного качества воды в реке-приемнике сточных вод, поэтому для промузла с «исправленными» характеристиками водоснабжения, как и для всех других, требуется анализ  влияния на качество речной воды.

Расчет одновременно по каждому предприятию коэффициента безвозвратного потребления воды К_бп в промышленном узле: