Расчет предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты с оборотными водами

Характеристика общегородских очистных сооружений, анализ и оценка их практической эффективности на современном этапе. Расчет и нормирование сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду. Схема сброса очищенных сточных вод Житинских очистных сооружений.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Расчет ПДС вредных веществ в водные объекты с оборотными водами»

Введение

Урбанизация создает достаточно сложный комплекс проблем, среди которых одной из важнейших является экологическая проблема городской среды, а именно - загрязнение среды обитания. Стремительное развитие и расширение урбанизированных территорий оказывают отрицательное влияние на экологию городов, в том числе и на водные объекты. Водотоки и водоемы в пределах урбанизированных территорий все время испытывают мощное негативное воздействие процессов урбанизации как фактора техногенеза, являясь приемниками загрязняющих веществ, поступающих с очищенными сточными водами и поверхностным стоком.

Сброс сточных вод в водные объекты в пределах городской черты, согласно законодательству, запрещен. Имеющиеся в отдельных городах такие сбросы сегодня постепенно ликвидируются. Сточные воды отводятся на общегородские очистные сооружения, сброс из которых в реку расположен за пределами города. В случае сброса сточных вод в городские реки состав сбросных вод в месте выпуска должен соответствовать качеству воды водных объектов коммунально-бытового водопользования.

Нормирование сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду проводится в соответствии со ст. 33 «Экологические нормативы «Закона Украины» Об охране окружающей природной среды «путем установления предельно допустимых сбросов (ПДС) вредных (загрязняющих) веществ. ПДС - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Величины ПДС веществ устанавливаются для каждого отдельного выпуска сточных вод.

1. Характеристика общегородских очистных сооружений

Вода, поступающая в городскую систему водоотведения, обычно представляет собой смесь хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. По системе водоотведения эти воды подаются на общегородские очистные сооружения. Если позволяет производительность этих сооружений, сюда же поступают частично или полностью дождевые и талые воды. Полный комплекс общегородских очистных сооружений включает блоки: механической и биологической очистки, доочистки, обеззараживания, обработки осадка (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. - Схема сброса очищенных сточных вод Житинских очистных сооружений. 1 - очистные сооружения; 2 - железобетонный коллектор для сброса; 3 - гидрологические створы; 4 - контрольный створ

Механическая очистка обеспечивает удаление из сточных вод крупных включений, взвешенных и плавающих примесей. В состав блока механичес-кой очистки входят решетки, иногда с дробилками, песколовки, преаэраторы и первичные отстойники.

Решетки предназначены для улавливания крупных включений, которые при необходимости измельчаются в дробилках. На решетках достигается практически полное извлечение из очищаемых сточных вод крупных включений. Извлеченные крупные включения вывозятся на полигон бы-товых отходов.

В песколовках, представляющих собой емкости определенных размеров, благодаря резкому уменьшению скорости течения очищаемой жидкости про-исходит осаждение взвешенных веществ. В песколовках удаляется из сточной воды примерно 40-60% мелких механических примесей. Из песколовок осадок подается на песковые площадки. После высыхания он может быть использован для планировочных работ.

В преаэраторах происходит первичное насыщение сточных вод кислоро-дом путем подачи сжатого воздуха, что существенно улучшает процесс био-логической очистки. В сточных водах, поступающих из систем водоотведе-ния, растворенный кислород практически отсутствует. Смешение очищае-мых вод с пузырьками воздуха способствует отделению нефтепродуктов и других плавающих примесей, которое происходит в первичных отстойниках, называемых также нефтеловушками. Степень удаления плавающих примесей составляет 60-80%. Всплывшие нефтепродукты специальными скребками собираются в бочки и направляются на регенерацию или на сжигание.

Из первичных отстойников очищаемые сточные воды поступают в блок биологической очистки, где происходит деструкция органических соединений, поддающихся биохимическому окислению. Из сооружений биологической очистки наибольшее распространение получили аэротенки. Они представляют собой железобетонные, реже кирпичные или металлические удлиненные емкости, где происходит контакт очищаемых сточных вод с активным илом при одновременном насыщении их кислородом воздуха. Активный ил представляет собой специально культивируемое сообщество микроорганизмов, пищей для которых служат органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Нормальное содержание активного ила в очищаемых сточных водах составляет 2 г/л (по сухому веществу). Для интенсификации процесса деструкции органических соединений в аэротенки постоянно нагнетается сжатый воздух в соотношении 10:1 - к объему очищаемой жидкости.

Рисунок 1.2 - Схема полной биологической очистки городских сточных вод в аэротенках

РХ - удаление солей фосфора; Д - удаление солей азота в денитрификаторах; ОД - удаление солей азота в отстойниках-денитрификаторах

Аэротенки в блоке биологической очистки располагаются таким образом, чтобы очищаемая сточная вода, проходя через них последовательно один за другим, находилась в контакте с активным илом в течение 18-20 часов. Температура воды в аэротенках должна быть не ниже +5° С и не выше 40° С. Степень деструкции в аэротенках органических веществ, поддающихся биохимическому окислению, составляет около 90%.

Очищенные в аэротенках сточные воды поступают во вторичные отстой-ники, где происходит оседание активного ила, который попал сюда из аэро-тенков вместе с водой. Микроорганизмы активного ила при оседании адсор-бируют своей чешуйчатой поверхностью мельчайшие взвеси, оставшиеся в очищаемых сточных водах после прохождения песколовок и первичных от-стойников, а также ионы тяжелых металлов. Степень извлечения металлов за счет адсорбции микроорганизмами колеблется от 10 до 60%.

После вторичных отстойников городские сточные воды считаются про-шедшими биологическую очистку и могут быть сброшены в поверхностные водные объекты. Перед сбросом в обязательном порядке производится их обеззараживание путем обработки хлорной водой. Приготовление хлорной воды производится в хлораторной растворением активного хлора в воде. После хлорирования сбросная вода должна пройти дегазацию, так как попадание активного хлора в водный объект может привести к гибели рыбы. Дегазация сбросных вод происходит в каналах и быстротоках по пути следования от места хлорирования до места выпуска в водный объект. В некоторых странах вместо хлорирования применяют озонирование. И тот, и другой способы обеззараживания воды имеют свои преимущества и недостатки. В нашей стране для обеззараживания сточных вод применяют в основном хлорирование.

Если качество очистки сточных вод не удовлетворяет условиям их сброса в водные объекты или сточные воды после очистки предполагается использовать для технического водоснабжения или пополнения городских рек, то в этих случаях организуется их доочистка. При пополнении стока городских рек очищенными сточными водами доочистка должна обеспечить придание им свойств и состава, присущих природным речным водам. Для доочистки сточных вод используют фильтры с зернистой загрузкой, ус-тановки пенной и напорной флотации, коагуляцию, флокуляцию, сорбцию, озонирование, установки для извлечения из воды соединений фосфора и азота. Для придания очищенным сточным водам качеств природной воды их доочистка проводится в каскаде биологических прудов или на биоинженерных сооружениях типа биоплато.

В процессе биологической очистки сточных вод образуется большое ко-личество осадка, представляющего собой отмерший или избыточный актив-ный ил, который удаляется из аэротенков и вторичных отстойников. Ил име-ет влажность 97-98% и очень плохо отдает воду. С целью обезвоживания его сначала обрабатывают в метантенках или аэробных стабилизаторах, затем подвергают механическому обезвоживанию в гидроциклонах, центрифугах, вакуумфильтрах или фильтр-прессах, после чего направляют на иловые площадки для окончательного высушивания.

В метантенках, представляющих собой герметичные цилиндрические резервуары, в течение нескольких часов при температуре 33-53° С происхо-дит сбраживание ила. При обработке в метантенке ил теряет свою водоудер-живающую способность, его влажность снижается до 92-94%. В процессе сбраживания выделяется газ, главным образом метан, с теплотворной спо-собностью до 5000 ккал/м3. Из 1 кг осадка (по сухому веществу) образуется около 1 м³ газа плотностью 1 кг/м³. Получаемый газ используется обычно в котельных сооружений биологической очистки.

В аэробных стабилизаторах, представляющих собой обычные аэротенки, активный ил подвергается усиленной аэрации в течение нескольких суток. Расход воздуха при этом составляет до 2 м³/час на 1 м³ вместимости стабили-затора. Влажность ила снижается на 2-3%, он в значительной мере теряет свою водоудерживающую способность.

При механическом обезвоживании влажность осадка может быть сниже-на до 65-70%, а объем его, по сравнению с сырым осадком (влажностью 98%), уменьшен в 15-20 раз.

Окончательное высушивание осадка происходит на иловых площадках. Площадки представляют собой выровне...