Размещено на http://www.allbest.ru/

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, 2006г.

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

Термины	Определения
Ассимилирующая способность водного объекта	Способность водного объекта принимать определенную массу вещества в единицу времени без нарушения норм качества воды в контрольном створе (пункте) водопользования.
Нормы качества воды	Установление значений показателей состава и свойств воды по видам ее водопользования
Состав воды	Совокупность примесей в воде минеральных и органических веществ в ионном, - молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопный состав содержащихся в ней радионуклидов.
Свойства воды	Совокупность физических, химических, физико-химических, органолептических, биохимических и других свойств воды.
Предельно допустимая концентрация вещества в воде (ПДК)	Концентрация индивидуального вещества в воде, выше которого вода не пригодна для установленного вида водопользования. При концентрации вещества меньше или равной ПДК вода остается такой же безвредной, как и вода, в которой полностью отсутствует данное вещество.
Предельно допустимый сброс вещества в водный объект (ПДС)	Масса вещества в возвратной воде, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе или неухудшения сформировавшегося качества воды, если оно ниже нормативного.
Возвратная вода	Вода, организованно возвращаемая с помощью технических сооружений и средств из хозяйственного звена круговорота воды в естественные звенья (океаническое, озерное, речное, литогенное). Обобщенное название отводимых в водный объект, сточных, сбросных и дренажных вод.
Сточная вода	Разновидность возвратной воды; включает хозяйственно-бытовую сточную воду населенных мест, дождевую (снеговую) сточную воду, стекающую с застроенных территорий, производственную сточную воду.
Лимитирующий признак вредности вещества в воде	Признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде
Фоновая концентрация	Концентрация вещества в воде, рассчитываемая применительно к данному источнику примесей в фоновом створе водного объекта при расчетных гидрологических условиях, учитывающая влияние всех источников примесей за исключением данного источника.
Фоновый створ	Поперечное сечение потока, в котором определяется фоновая концентрация вещества в воде.
Загрязнение вод	Процесс изменения состава и свойств воды в водном объекте в результате поступления в него загрязняющих веществ
Контролируемые показатели	Показатели состава и свойств воды, подлежащие контролю при проверке соблюдения установленных норм качества воды в водном объекте и на выпуске возвратных (сточных) вод.
Контрольный створ	Поперечное сечение потока, в котором контролируется качество воды.

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 [7] 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.

Показатели загрязнения сточных вод	Свойства сточных вод объекта 1)	Расчетные показатели состава сточных вод	Рекомендации и выводы по расчету ПДС
1	2	3	4
1. Общесанитарные
а) по БПКполн	55	1007,34
б) по растворенному кислороду	7	46,07
г) по веществам, влияющим на общесанитарное состояние 2)
2. Органолептические
а) по окраске	Не обнар.
а') по запаху	1
б) по взвешенным веществам	120	134,176
в) по температуре	35	42,38
г) по образованию плавающих примесей	отсутствуют
д) по веществам, влияющим на органолептические свойства 2)
3. Санитарно-токсикологические 2)
в т.ч.: хлориды	85	5302,85
сульфаты	470	3303,5
Нефтепродукты	12	0,4738	Требуется доочистка
Фенолы	1,8	0,004738	Требуется доочистка
Алкилсульфаты	2,0	6,107
Алкилсульфанаты	1,8	6,4808
Хром 3-х вал	0,3	9,2843
Хром 6-ти вал	0,15	0,70415
Никель	0,05	1,0345
Цинк	0,8	18,7555
Железо	2	3,1035
Нитриты	2,5	36,942
Капролактам	5,7	5,6725

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)

№ п/п	Показатели состава сточных вод	Фактическая концентрация, мг/л	Фактический сброс, г/час	Допустимая концентрация, мг/л	Утвержденный предельно допустимый сброс, г/час
1	2	3	4	5	6
1.	Взвешенные вещества	120	288	134,176	288
2.	Минеральный состав, всего	850	2040
2.1.	в т.ч.: хлориды	85	204	5302,85	204
2.2.	сульфаты	470	1128	3303,5	1128
2.3	Нефтепродукты	12	28,8	0,4738	1,13712
2.4	Фенолы	1,8	4,32	0,004738	0,011371
2.5	Алкилсульфаты	2,0	4,8	6,107	4,8
2.6	Алкилсульфанаты	1,8	4,32	6,4808	4,32
2.7	Хром 3-х вал	0,3	0,72	9,2843	0,72
2.8	Хром 6-ти вал	0,15	0,36	0,70415	0,36
2.9	Никель	0,05	0,12	1,0345	0,12
2.10	Цинк	0,8	1,92	18,7555	1,92
2.11	Железо	2	4,8	3,1035	4,8
2.12	Нитриты	2,5	6	36,942	6
2.13	Капролактам	5,7	13,68	5,6725	13,614
3.	Биохимическое потребление кислорода (БПКполн)	55	132	1007,34	132
4.	Вещества, включаемые в группы с одинаковыми лимитирующими признаками вредности
4.1.	Общесанитарная группа
4.1.1.	Растворенный кислород	7	16,8	46,07	16,8

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

Размещено на Allbest.ru