Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данном проекте рассмотрена технология очистки сточных вод на предприятии ООО «Промводоканал». Для этого предлагается реконструкция некоторых установок очистных сооружений данного предприятия.

В специальной части проекта представлена модернизация участка механической очистки, т.к. реконструкция на данном участке не производилась более 40 лет. В проекте представлена модернизация сооружения ручной решетки для механической очистки сточных вод в решетку механизированную. Рассчитана производительность механизированной решетки, которая составит 44 000 м3/сутки; скорость движения сточной воды - 3 м/с; мощность электродвигателя - 3,0 кВт; передаточное число редуктора - 2,8; Tвращ на барабане конвейера - 300 Н·м.

В экономической части представлены расчеты по реконструкции предприятия, а также оценки эколого-экономической эффективности и экономического эффекта данной реконструкции.

Проект содержит пояснительную записку объемом 101 стр., вкл. 18 табл., 3 рис., 1 прил., библ. список из 19 наим. и 1 чертеж формата А1.

Abstract

In this project considers the technology of sewage purification at LLC «Promvodokanal». For this proposed reconstruction of some units of the treatment facilities of the enterprise. In the special part of the project presents modernization of mechanical clearing, as reconstruction on this site was not made for more than 40 years. The project presents a modernization construction manual lattice for mechanical treatment of wastewater into the lattice mechanized. Calculated performance mechanized lattice, which is 44 000 m3/day; the speed of movement of the waste water of 3 m/s; the power of the motor - 3,0 kW; gear ratio - 2,8; Тc on the drum pipeline - 300 N•m.

In the economic part presents the calculations for the reconstruction of the enterprise, and assessment of ecological and economic efficiency and economic effect of this reconstruction.

The project contains an explanatory note with a volume of 101 pages, incl. 18 table, 3 figure, 1 Mgr., beil. a list of 19 types. and 1 drawing format A1.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1.Аналитический обзор

1.1 Вода, ее свойства и значение

1.2 Свойства чистой воды

1.3 Вода - растворитель

1.4 Водные ресурсы Башкортостана

1.5 Сточные воды

1.5.1 Виды сточных вод

1.5.2 Состав и свойства сточных вод

1.5.3 Предельно-допустимые сбросы (пдс) сточных вод

1.6 Методы очистки сточных вод

1.6.1 Механическая очистка сточных вод

1.6.2 Химические методы очистки сточных вод

1.6.3 Физико-химические методы очистки сточных вод

1.6.4 Электрохимические методы очистки сточных вод

1.6.5 Биологические методы очистки сточных вод

1.7 Переработка и утилизация осадков сточных вод

2. Технологическая часть

2.1 Ситуация с очисткой сточных вод в городе Салават Республики Башкортостан

2.2 Общие сведения о предприятии ООО "Промводоканал"

2.3 Характеристика очистных сооружений предприятия ООО "Промводоканал"

2.3.1 История развития очистных сооружений на предприятии ООО "Промводоканал"

2.3.2 Общая схема очистки сточных вод

2.4 Состояние сооружений, коммуникаций, оборудования

2.5 Пути реконструкции очистных сооружений

2.5.1 Предварительная очистка нефтесодержащих, солесодержащих и промливневых сточных вод

2.5.2 Узел подготовки ловушечного нефтепродукта и обработки нефтешлама

2.5.3 Механическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод

2.5.4 Биологическая очистка смеси сточных вод

2.5.5 Доочистка сточных вод

2.5.6 Обеззараживание сточных вод

2.5.7 Насосная станция технической воды

2.5.8 Комплекс обработки осадков

2.6 Расчет и подбор решеток

2.7 Анализ состава сточных вод

3. Экономическая часть

3.1 Определение капитальных вложений

3.2 Определение годовых эксплуатационных расходов на систему очистки сточных вод

3.2.1 Затраты на химреактивы

3.2.2 Затраты на электроэнергию

3.2.3 Фонд оплаты труда

3.2.4 Отчисления на социальные нужды

3.2.5 Амортизационные отчисления на реновацию

3.2.6 Затраты на охрану труда и технику безопасности

3.2.7 Цеховые и общеэксплуатационные расходы

3.3 Оценка эколого-экономической эффективности

3.4 Определение экономического эффекта

4. Безопасность жизнедеятельности на предприятии ООО «Промводоканал»

4.1 Общие требования безопасности при пуске и остановке технологических систем

4.2 Средства защиты людей, работающих в цехах, от производственной опасности

4.3 Пожарная безопасность

Заключение

Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

Проблема эффективности работы очистных сооружений всегда была актуальной. Во-первых, эксплуатационные расходы являются основной частью платы за канализацию, что тяжким бременем ложится на население и промышленные предприятия. Во-вторых, обязательные платы за сброс плюс плата за сброс загрязняющих веществ сверх установленных лимитов существенно снижают экономическую эффективность работы эксплуатационных организаций. В-третьих, самое главное, водоемам страны наносится ущерб, последствия которого сказываются на протяжении многих последующих лет.

В настоящей работе я ставила перед собой следующие цели и задачи: рассмотреть историю развития очистных сооружений предприятия ООО «Промводоканал», проанализировать современные технологии водоочистки, изучить технологию очистки сточных вод и технологическую схему нашего предприятия, проанализировать состав сточных вод, поступающих на предприятие, до и после очистки. Также провести расчет эффективности очистки сточных вод и расчет экономической эффективности реконструкции предприятия, рассмотреть технику безопасности на производстве и составить чертеж узла.

На основе вышесказанного, проведено определение потенциальных возможностей существующих очистных сооружений на предприятии ООО «Промводоканал» города Салават по достижению требований, предъявляемых к качеству очистки сточных вод, и представлены первоочередные мероприятия, направленные на повышение качества очистки с учетом новейших разработок, используемых в области очистки сточных вод.

Расчеты показали, что при сохранении существующего набора очистных сооружений невозможно добиться значительного улучшения качества очистки сточных вод.

Определены приоритетные направления проведения реконструкции очистных сооружений. Предложен поэтапный план реконструкции.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 ВОДА, ЕЕ СВОЙСТВА И ЗНАЧЕНИЕ

очистка сточный вода

Вода является важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории. [17]

В статье 56 Водного кодекса Российской Федерации говорится об охране водных объектов от загрязнения и засорения:

1. Сброс в водные объекты и захоронение в них отходов производства и потребления, в том числе выведенных из эксплуатации судов и иных плавучих средств (их частей и механизмов), запрещаются.

2. Проведение на водном объекте работ, в результате которых образуются твердые взвешенные частицы, допускается только в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации.

3. Меры по предотвращению загрязнения водных объектов вследствие аварий и иных чрезвычайных ситуаций и по ликвидации их последствий определяются законодательством Российской Федерации.

4. Содержание радиоактивных веществ, пестицидов, агрохимикатов и других опасных для здоровья человека веществ и соединений в водных объектах не должно превышать соответственно предельно допустимые уровни естественного радиационного фона, характерные для отдельных водных объектов, и иные установленные в соответствии с законодательством Российской Федерации нормативы.

5. Захоронение в водных объектах ядерных материалов, радиоактивных веществ запрещается.

6. Сброс в водные объекты сточных вод, содержание в которых радиоактивных веществ, пестицидов, агрохимикатов и других опасных для здоровья человека веществ и соединений превышает нормативы допустимого воздействия на водные объекты, запрещается.

7. Проведение на основе ядерных и иных видов промышленных технологий взрывных работ, при которых выделяются радиоактивные и (или) токсичные вещества, на водных объектах запрещается. [17]

Вода - одно из самых распространенных веществ на нашей планете; она имеет огромное значение в эволюции как живой, так и неживой природы. На земле происходит непрерывный круговорот воды. В результате испарения с поверхности океанов и суши и выделения влаги растениями и живыми существами атмосфера насыщается парами воды. Неравномерное нагревание атмосферы вызывает в ней крупномасштабные перемещения воздушных масс над поверхностью земного шара, а вследствие конденсации вода снова возвращается на землю в виде росы, дождя, града и снега. [13]

Часть воды испаряется непосредственно с почвы и покрывающей ее растительности сразу же после выпадения на землю. Другая часть просачивается в почву, где она либо задерживается и используется растениями, либо проникает в подпочвенные горизонты, где соединяется с грунтовыми, а затем через них с поверхностными водами. Наконец, некоторое количество воды остается на поверхности почвы, постепенно стекая в поверхностные водотоки.

Вследствие постоянного контакта с окружающей средой и включения в эту среду вода всегда содержит какие-либо вещества и практически никогда не бывает химически чистой. В то же время характер процессов, протекающих с участием воды, во многом определяется ее свойствами как индивидуального вещества. [7]

1.2 СВОЙСТВА ЧИСТОЙ ВОДЫ

Чистая вода -- жидкость без запаха, вкуса и цвета (лишь в слое толщиной более 2 м голубоватая). Основные физические характеристики воды (при давлении 0,1 МПа) указаны в табл. 1.1:

Таблица 1.1

Основные характеристики воды при давлении 0.1 МПа

Температура:
замерзания, плавления	0°С
кипения	100°С
Плотность при температуре, °С:
0	0,99984 г/см3
3,98	0,99997 г/см3
20	0,9982 г/см3
Удельная теплоемкость при t- 20°C	4,178 Дж/(г•К)
Вязкость при температуре, °C:
0	0,001792 Па·с
25	0,000895 Па·с
Удельная электрическая проводимость при t-20 °C	4,2*10-6см/м
Относительная диэлектрическая постоянная при t-20 °C	81
Поверхностное натяжение при t-18°C	73*10-3 Н/м

По сравнению с другими химическими соединениями вода обнаруживает необычные отклонения по ряду физических свойств - плотности, удельной теплоемкости и другое. Эти аномалии воды в значительной степени связаны с ассоциацией ее молекул.

Уникальным свойством воды является ее способность при обычных температурах и давлении находиться в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком и газообразном (пар). [7]

Повышение температуры воды действует двояко: вызывает нарушение регулярной структуры и приводит к тепловому расширению. В интервале температур от 0 до 4°С (плавление льда) происходит разрушение части водородных связей, то есть нарушается структура льда, достигается более плотная упаковка молекул в результате размещения отдельных молекул воды в пустотах оставшихся агрегатов. В этом интервале температур фактор нарушения структуры преобладает над тепловым расширением, и плотность воды повышается, достигая максимального значения при 3,98°С. При 3,98°С оба фактора взаимно уравновешиваются. Дальнейшее нагревание воды до 100°С сопровождается нормальным снижением плотности, так как преобладает действие теплового расширения. Эта аномалия обусловливает возможность жизни в водоемах, замерзающих в зимнее время. Поскольку лед легче воды (его плотность меньше), то он располагается на поверхности и защищает лежащие ниже слои воды от промерзания. При дальнейшем понижении температуры увеличивается толщина слоя льда, но температура воды подо льдом остается на уровне 4°С, что позволяет водным организмам сохранять жизнь. [7]

Большое значение в жизни природы имеет также и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоемкостью - 4,18 Дж/(г•К). Высокая теплоемкость воды есть следствие расхода части теплоты на разрыв водородных связей. В природных условиях вода медленно остывает и медленно нагревается, являясь регулятором температуры на Земле. [7]

Вязкость (способность жидкости оказывать сопротивление различным формам движения) воды закономерно изменяется в зависимости от температуры: уменьшается с ее возрастанием. С повышением концентрации растворенных в воде солей вязкость увеличивается. В то же время действие давления на вязкость воды довольно специфично: с понижением температуры при умеренном давлении вязкость воды снижается, хотя логично было бы ожидать ее повышения, а если давление увеличить значительно, то поведение воды подчиняется общему правилу.

Относительная диэлектрическая постоянная воды равна 81 - это очень высокая величина, чем и объясняется такая большая ионизирующая сила воды.

Вода имеет максимальное для жидкостей (кроме ртути) поверхностное натяжение, благодаря чему обеспечивается возможность движения соков в растениях, крови в сосудах животных и человека. С повышением температуры поверхностное натяжение воды уменьшается. [7]

Оптические свойства воды оцениваются по ее прозрачности, которая в свою очередь зависит от длины волны луча, проходящего через воду. Ультрафиолетовые лучи легко проходят через воду, поэтому растительные организмы способны развиваться в толще воды и на дне водоемов, инфракрасные лучи проникают только в поверхностный слой и в незначительной степени. Вследствие поглощения оранжевых и красных компонентов видимого света вода приобретает голубоватую окраску.

Химически чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но, все же, обладает некоторой электоропроводимостью, так как она способна в очень незначительной степени диссоциировать на ионы водорода и гидроксил-ионы:

Н2О - Н+ + ОН- [2]

По величине электропроводимости чистой воды вычислено, что при температуре 18°С в 10 млн. л воды в диссоциированном состоянии находится 0,86 моля воды, при 22°С - 1 моль, при 25°С - 1,109 моля. [7]

Вода - весьма реакционноспособное соединение. Она реагирует с оксидами многих металлов (Na2O, CaOи другие) и неметаллов (ClO2 , CO2и другие), вступает во взаимодействие с активными металлами (Na, Kи другие). [7]

Вода - катализатор многих химических реакций, и иногда для прохождения реакции необходимы хотя бы ее следы. Взаимодействуя с некоторыми солями, вода вызывает процесс обменного разложения их - гидролиз. Вода - участник и среда для протекания множества биохимических реакций в живых организмах. Жизнь человека, растений, животных и микроорганизмов связана с водными растворами. В частности, процессы питания включают перевод вещества в раствор. [7]

1.3 ВОДА - РАСТВОРИТЕЛЬ

Энергия образования молекул воды высока, она составляет 242 кДж/моль. Этим объясняется устойчивость воды в природных условиях. Устойчивость в сочетании с электрическими характеристиками и молекулярным строением делают воду практически универсальным растворителем для многих веществ. Высокая диэлектрическая проницаемость (78,5) обусловливает самую большую растворяющую способность воды по отношению к веществам, молекулы которых полярны. Из неорганических веществ в воде растворимы очень многие соли, кислоты и основания. Из органических веществ растворимы лишь те, в молекулах которых полярные группы составляют значительную часть - многие спирты, амины, органические кислоты, сахара и так далее. [7]

Растворение веществ в воде сопровождается образованием слабых связей между их молекулами или ионами и молекулами воды. Это явление называют гидратацией. Для веществ с ионной структурой характерно формирование гидратных оболочек вокруг катионов за счет донорно-акцепторной связи с неподеленной парой электронов атома кислорода. Катионы гидратированы тем в большей степени, чем меньше их радиус и выше заряд. Анионы, обычно менее гидратированные, чем катионы, присоединяют молекулы воды водородными связями.[7]

В процессе растворения веществ изменяется величина электрического момента диполя молекулы воды, изменяется их пространственная ориентация, разрываются одни и образуются другие водородные связи. В совокупности эти явления приводят к перестройке внутренней структуры.

Растворимость твердых веществ в воде зависит от природы этих веществ и от температуры и изменяется в широких пределах. Повышение температуры в большинстве случаев увеличивает растворимость солей.

При взаимном растворении жидкостей, одной из которых является вода, возможны различные случаи. Например, спирт и вода смешиваются друг с другом в любых соотношениях, так как оба полярны. Бензин (неполярная жидкость) в воде практически нерастворим. Наиболее общим является случай ограниченной взаимной растворимости. Примером могут служить системы вода-эфир, вода-фенол. При нагревании взаимная растворимость для одних жидкостей возрастает, для других - уменьшается. Например, для системы вода-фенол повышение температуры выше 68°С приводит к неограниченной взаимной растворимости.[13]

Газы (например, NH3 , CO2 , SO2) хорошо растворимы в воде, как правило, в тех случаях, когда они вступают с водой в химическое взаимодействие; обычно же растворимость газов невелика. При повышении температуры растворимость газов в воде уменьшается. Ниже, в табл.1.2, приведены данные по растворимости в воде (при атмосферном давлении) кислорода - важнейшего элемента для всех биологических процессов в водоемах и сооружениях по очистке загрязненных вод:

Таблица 1.2

Данные по растворимости в воде кислорода при атмосферном давлении

Температура воды, °С	0	10	20	30
Концентрация O2, мг/л	14,62	11,33	9,17	7,63

Следует отметить, что растворимость кислорода в воде почти в 2 раза выше, чем растворимость азота. Вследствие этого состав растворенного в воде водоемов или очистных сооружений воздуха отличается от атмосферного. Растворенный воздух обогащен кислородом, что очень важно для организмов, обитающих в водной среде. [7]

Для водных растворов, как и для любых других, характерны понижение упругости пара над раствором (по сравнению с чистым растворителем), понижение температуры замерзание и повышение температуры кипения. Одно из общих свойств растворов проявляется в явлении осмоса. Если два раствора разной концентрации разделены полунепроницаемой перегородкой, молекулы растворителя проникают через нее из разбавленного раствора в концентрированный. Механизм осмоса можно понять, если учесть, что согласно общему естественному принципу, все молекулярные системы стремятся к состоянию наиболее равномерного распределения (в случае двух растворов - стремление к выравниванию концентраций по обе стороны перегородки). Количественной характеристикой осмоса служит осмотическое давление. По закону Вант-Гоффа осмотическое давление раствора равно давлению, которое проявляло бы растворенное вещество, если бы оно было газообразным и занимало бы объем, равный объему раствора.[7]

1.4 ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ БАШКОРТОСТАНА

Территория Республики Башкортостан покрыта разветвленной сетью поверхностных водоемов: 1120 рек общей протяженностью более 20 тыс. км и 2720 озер. Большинство из них принадлежат бассейну Каспийского моря. Это реки Урал и Белая. Крупными притоками являются реки Уфа, Дёма, Сим, Ашкадар, Быстрый Танып. Из других крупных рек - Юрюзань, Ик, Сак-Мар, Таналык, Уй и Миасс принадлежат бассейну Северного Ледовитого океана.

В среднем ежегодно возобновляемые водные ресурсы республики составляют 35 км3, в том числе формирующиеся только на территории Башкирии - 25,5 км3. Обеспеченность водой одного жителя - 6,6 тыс. м3 в год. Ресурсы поверхностных вод распространяются по территории республики неравномерно. Наибольшей удельной водностью обладают реки горно-лесной зоны, маловодны левобережные притоки р. Белой. Самая низкая обеспеченность водными ресурсами отмечается в бассейне рек Урал, Янгелька, Большой Кизил, Худолаз, Таналык. В бассейне реки Белой, на отдельных ее участках, из-за большого водоотбора в меженный период отмечается отрицательный баланс (г. Белорецк, г. Салават, г. Стерлитамак), а по Белорецкому водохранилищу отмечается постоянный дефицит, кроме апреля и мая.

В связи с напряженной ситуацией с водными ресурсами республики намечено снижение водопотребления на промышленные нужды. Экономию водных ресурсов намечается осуществить за счет перевода ряда предприятий на максимальное использование оборотного и последовательного водоснабжения. Ввиду крайне низкой обеспеченности водными ресурсами бассейна реки Урал предусматривается перевести ряд предприятий на замкнутый цикл водопользования (Учалинский горно-обогатительный комбинат, Башкирский медно-серный комбинат).

Практически без очистки сбрасываются сточные воды животноводческих комплексов и других сельскохозяйственных объектов. Наблюдается интенсивный вынос органических и минеральных веществ с полей. Серьезную угрозу для рек Зауралья представляют пруды-накопители горнорудных предприятий. Река Белая от верховьев до впадения в Нижне-Камское водохранилище загрязнена нефтепродуктами, нитритами, фенолами, марганцем. Наиболее высокая загрязненность реки нитритами наблюдается от г. Белорецка до г. Стерлитамака. Содержание меди возрастает от г. Стерлитамака до г. Дюртюли. Притоки р. Белой содержат те же ингредиенты: нефтепродукты, азот аммонийный, нитраты, медь, концентрации которых превышают ПДК. Основные причины загрязнения: смыв с полей минеральных удобрений, поступление с ливневыми водами нефтепродуктов. С ливневыми водами, которые не подвергаются очистке даже в крупных городах, поступает до 70% загрязнений. [15]

Более 30 % общего объема сброса загрязненных сточных вод приходится на очистные сооружения жилищно-коммунального хозяйства города Уфы. Основную нагрузку принимают водные объекты крупных промышленных городов. Загрязняющими веществами, как правило, являются нефтепродукты, азот аммонийный и нитритный, фенолы, соединения тяжелых металлов, ртуть.

Результаты анализов показали загрязнение рек Сутолока, Зилим, Инзер и питьевых водозаборов города Уфы диоксинами, особенно в паводковый период.

Уже через пять-семь лет Башкортостан может получить совершенно обновленную, современную систему водоснабжения, соответствующую европейским стандартам, а жители региона -- кристальной чистоты воду прямо из-под крана. Как претворить эту идею в жизнь, обсудили руководители предприятий ЖКХ и водоканалов на конференции «Региональная система водоснабжения. Опыт внедрения новых технологий» в полномочном представительстве республики при президенте РФ в Москве.

Евгений Степанов, руководитель Управления федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Республике Башкортостан, сообщает:

- В республике существует Зирганский водозабор, Мелеузовский район, поселок Зирган. Там размещается водозаборное сооружение Салаватводоканала. Водой Зирганского водозабора обеспечиваются жители города Салават, Ишимбай и частично Стерлитамак. Уникальная вода, если так можно высказаться. Она признана одной из лучших подземных вод, используемых в питьевых целях в России. Не регистрируется на протяжении многих десятилетий отклонения по микробиологическим показателям. По химическим показателям тоже абсолютно сбалансированный состав, кроме фтора, низкое содержание фтора. Вот данную воду можно употреблять из крана. [15]

1.5 СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Сточные воды - это пресные воды, изменившие после использования в бытовой и производственной деятельности человека свои физико-химические свойства и требующие отведения. [2]

1.5.1 ВИДЫ СТОЧНЫХ ВОД

Сточные воды в зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей) подразделяются на 3 основных вида:

бытовые (хозяйственно-фекальные); производственные (промышленные); атмосферные (дождевые).

Бытовые сточные воды поступают в водоотводящую сеть от санитарных приборов (умывальников, раковин, моек, ванн и так далее), установленных в жилых, административных и коммунальных зданиях, а также в бытовых помещениях промышленных предприятий. В бытовых сточных водах присутствуют загрязнения минерального и органического происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состояниях. Органические загрязнения бытовых сточных вод соответствуют БПКполн = 100…500 мг/л и имеют тенденцию к загниванию. Удельный расход бытовых сточных вод зависит от плотности населения, степени благоустройства и составляет 0,3...2 л/с на 1 га территории жилого объекта. Расходы по часам суток могут изменяться в 2…5 раз.[2]

Однако перечисленные ниже отходы и вещества не должны попадать в бытовые сточные воды, иначе это может привести к повреждению систем и периферийного оборудования:

- крупные отходы, например, бытовой мусор;

- твердые вещества, например, песок, зола, битое стекло и т.д.;

- бытовые твердые отходы органического происхождения, например, овощные отходы, скорлупа, кости и т.д.;

- тряпки, предметы женской гигиены и т.д.;

- вещества, представляющие опасность (например, химически агрессивные растворители).

Также различают загрязнения бытовых сточных вод:

а) минеральные;

б) органические;

в) биологические.

К минеральным загрязнениям относятся песок, частицы шлака, глинистые частицы, растворы минеральных солей, кислот, щелочей и многие др. вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным загрязнениям относятся остатки растений, плодов, овощей, бумага, растительные масла и прочее. Основной химический элемент растительных загрязнений - углерод. Загрязнениями животного происхождения являются физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и др. Они характеризуются значительным содержанием азота.

К биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные (возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и т. п.). Этот вид загрязнений свойственен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видам производственных сточных вод, образующимся, например, на мясокомбинатах, бойнях, кожевенных заводах, биофабриках и т. д. По своему химическому составу они являются органическими загрязнениями, но их выделяют в отдельную группу ввиду санитарной опасности, создаваемой ими при попадании в водоёмы. [2]

Производственные сточные воды образуются на предприятиях в результате загрязнения используемой воды отходами сырья, промежуточного или товарного продукта, а также ее нагрева (условно чистые воды).Так, сточные воды заводов черной металлургии загрязнены окалиной, маслами и фенолами; сточные воды углеобогатительных и коксохимических заводов - угольной пылью и фенолами; сточные воды нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих предприятий - нефтью и нефтепродуктами; сточные воды целлюлозно-бумажных комбинатов - древесным волокном, целлюлозой и сульфитными щелоками; сточные воды кожевенных заводов и шерстомойных фабрик - отходами шерсти и жирами; сточные воды текстильных предприятий - красителями и моющими веществами; сточные воды машиностроительных заводов - ионами тяжелых металлов и так далее.

Количество сточных вод на предприятиях различных отраслей промышленности зависит от мощности предприятий, удельных расходов воды на единицу выпускаемой продукции и лежит в пределах от 50…150 м3/сут(предприятия пищевой и легкой промышленности) до 300…500 тыс. м3/сут (металлургические, химические, нефтехимические и целлюлозно-бумажные комбинаты). Режим притока определяется технологическими процессами отдельных цехов и может быть в течение смены равномерным, неравномерным или в виде разовых (залповых) спусков. При расчете городских водоотводящих сетей расходы сточных вод от небольших промышленных предприятий, расположенных в городах и снабжаемых водой из городских водопроводов, отдельно не учитываются. Сточные воды от крупных и водоемких промышленных предприятий, применяющих системы повторного или оборотного водоснабжения и использующие местные (дополнительные) источники водоснабжения, учитываются отдельно.

По концентрации органических загрязнений производственные сточные воды могут быть слабокоцентрированными (стоки металлургических и машиностроительных заводов, БПКполн = 30…70 мг/л), концентрированными (стоки молочных и мясокомбинатов, БПКполн = 800…1500 мг/л), высококонцентрированными (стоки фабрик первичной обработки шерсти, БПКполн = 15 000…20 000 мг/л). [2]

Производственные сточные воды, поступающие в городскую водоотводящую сеть, не должны содержать взрывоопасных компонентов или загрязнений, агрессивных по отношению к материалу городской сети, образовывать вредных соединений, а также иметь температуру выше 40°С. Смесь производственных и бытовых сточных вод города («городские сточные воды») должна иметь БПКполн не более 500 мг/л при наличии на городской очистной станции биофильтров или аэротенков-вытеснителей и не более 1000 мг/л при наличии аэротенков-смесителей, содержание солей не выше 20 г/л и нейтральную реакцию. Если городские сточные воды не отвечают требованиям, производственные сточные воды должны предварительно пройти локальную очистку и, таким образом, будут подготовлены для совместной очистки с бытовыми стоками города.[2]

Почти на каждом крупном современном предприятии производственные сточные воды подразделяют на ряд категорий в зависимости от особенностей технологических процессов производства, состава сточных вод, условий отведения, очистки и дальнейшего их использования.

В наиболее общем виде производственные сточные воды подразделяют на следующие категории.

По степени загрязненности: а) загрязненные; б) малозагрязненные (условно чистые).

По характеру загрязненности: а) содержащие механические примеси;б) содержащие химические примеси; в) содержащие органические вещества; г) смешанные.

По наименованию основного загрязнителя: а) нефтесодержащие; б) хромовые (например, на кожевенных заводах); в) вискозные (на заводах искусственного волокна); г) фенольные; д) окрашенные и другие.

По активной реакции среды (рН): а) нейтральные - рН = 6,5-8,5; б) кислые - рН < 6,5; в) щелочные - рН > 8,5.

Кислые и щелочные воды, в свою очередь, подразделяют на слабо-, средне- и сильнокислые, или слабо-, средне- и сильнощелочные.

По агрессивности: а) агрессивные (кислые, щелочные, сульфатные и другие); б) неагрессивные.

По отношению к биохимическому окислению: а) поддающиеся биологической очистке; б) не поддающиеся биологической очистке. [6]

Также производственными сточными водами являются воды, использованные в различных технологических процессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждения тепловых агрегатов и так далее), а также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых. Но, несмотря на многообразие получаемых или перерабатываемых химических продуктов, технологические приемы или операции, в которых образуются сточные воды, весьма ограничены, а, следовательно, невелико число видов сточных вод. Состав и степень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны и зависят главным образом от характера производства и условий использования воды в технологических процессах. В технологических процессах образуются следующие основные виды сточных вод:

Реакционные воды - характерны для реакций, протекающих с образованием воды. Загрязнены как исходными веществами, так и продуктами реакции. Очистка таких вод обычно является серьезной проблемой.

Воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах - свободная или связанная вода, содержащаяся во многих видах сырья (например, в угле, нефти, сланцах) и исходных продуктах, в процессе технологической переработки загрязняется возможными органическими веществами. Так, горючие сланцы содержат 2-2,5 % воды, которая в результате термической переработки сланца загрязняется фенолами, альдегидами, кетонами и другими веществами.

Промывная вода - широко используется для промывки сырья и продуктов, применяемых и получаемых в технологических процессах. Качество получаемых веществ часто определяется тщательностью промывки.

Маточные водные растворы - образуются в результате проведения процессов получения или переработки продуктов в водных средах. Так, в результате суспензионной полимеризации стирола в водной среде образуются сточные воды, загрязненные стиролом, частицами полимера, стабилизатором суспензии и т. п. В процессе кристаллизации из растворов образуются сточные воды, загрязненные минеральными и другими веществами. [6]

Водные экстракты и абсорбционные жидкости - образуются при использовании воды в качестве экстрагента или абсорбента. Содержат значительные количества химических веществ. Особенно большое количество абсорбционных жидкостей образуется при мокрой очистке отходящих газов.

Охлаждающие воды - используются на химических предприятиях для охлаждения продуктов и аппаратов. Вода, не соприкасающаяся с технологическими продуктами, используется в системах оборотного водоснабжения.

Другие виды сточных вод - образуются от вакуум-насосов, конденсаторов смешения, при гидрозолоудалении, конденсации паров воды, от мойки оборудования, тары и помещений и т. д. Атмосферные осадки с территорий химических предприятий также могут быть загрязнены химическими веществами.

Производственные сточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены главным образом отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырье). [10]

В зависимости от количества примесей производственные сточные воды подразделяют на: а) загрязнённые, подвергаемые перед выпуском в водоём (или перед повторным использованием) предварительной очистке; б) условно чистые (слабо загрязнённые), выпускаемые в водоём (или вторично используемые в производстве) без обработки.

Атмосферные сточные воды - образуются в результате дождей и таяния снега, как на жилой территории населенных пунктов, так и на территории промышленных предприятий, АЗС и так далее. Часто эти воды называют дождевыми или ливневыми, вследствие того, что в большинстве случаев максимальные (расчетные) расходы образуются в результате выпадения ливней (дождей). По качественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды от поливки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и производственные. [2]

В большинстве случаев атмосферные сточные воды относят к малозагрязненным и сбрасывают их в водоем или городскую дождевую сеть без очистки. Однако, на тех предприятиях, где еще не найдены действенные меры против загрязнения территории сырьем, отходами производства, продуктами вентиляционных выбросов и тому подобным, атмосферные воды в отдельные периоды по составу приближаются к загрязненным производственным и даже превосходят их по вредности. Сбрасывать такие воды в водоем без очистки недопустимо.[6]

Количество атмосферных вод меняется в значительных пределах в зависимости от климатических условий, рельефа местности, характера застройки городов, вида покрытия дорог и др. Так, в некоторых городах Европейской части России дождевой сток в среднем один раз в году может достигать 100--150 л/сек с 1 га. [6]

Дождевая вода - это дождевые стоки, в которых могут содержаться загрязнения из воздуха, с крыш домов, поверхности земли и прочее. Степень загрязнения дождевых стоков зависит от географического положения, близости города, загрязнения воздуха и поверхности земли и от количества осадков. Загрязнения часто содержат масло, соль, песок и жир.

В разных климатических регионах показателиосадковколеблются. Показателиосадковразличаются по их частоте и интенсивности.

Так как климатические условия изменяются, за более точными данными следует обращаться в метеослужбу или в региональные организации. Для приблизительных оценок можно брать значение 300 л/га, если паводок не принимается во внимание.

При расчете количестваосадковисходят из того, что сильные дожди кратковременны и выпадают в виде ливней, а продолжительные дожди, наоборот, менее интенсивны. Количествоосадковв единицу времени снижается по мере увеличения продолжительности дождя.[6]

Поверхностные сточные воды - образуются в результате выпадения атмосферных осадков (дождя или снега), а также работы дренажных систем. Расходы дождевых сточных вод подвержены значительным колебаниям, изменяясь от нуля (в сухую погоду) до максимального значения 300 л/с на 1 га городской территории. Неочищенные дождевые воды являются крупным источником загрязнения водоемов, причем наиболее загрязненными являются начальные порции дождевой воды;БПКполн дождевых вод с городских территорий достигает 60…80 мг/л, концентрации взвешенных веществ - 500…1000 мг/л, нефтепродуктов - 12…20 мг/л, ионы тяжелых металлов - 1…3 мг/л. Дождевой или дренажный сток с территорий промышленных предприятий обычно содержит специфические загрязнения, связанные с характером и технологией производства. [1]

Достаточно широко используется понятие «городские сточные воды». Под ним понимается смесь бытовых и производственных сточных вод. В реальных условиях в чистом виде бытовых вод не бывает. В сточных водах, поступающих от городов, всегда содержатся компоненты загрязнений, характерные для производственных сточных вод (нефтепродукты, кислоты, щелочи, соли и другие). При решении задач отвода и очистки городских сточных вод это необходимо учитывать.

Все указанные выше сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые водоемы, так как в них содержатся различные загрязняющие вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые.

Различная степень загрязнения сточных вод и природа их образования выдвигают при проектировании важную задачу совместного или раздельного отведения отдельных видов сточных вод, совместной или раздельной их очистки. [5]

1.5.2 СОСТАВ И СВОЙСТВА СТОЧНЫХ ВОД

Сточная вода - это вода, где загрязнение изменяет первоначальный химический состав воды или ее физические свойства.

Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отличаются друг от друга своим происхождением, составом и биологической активностью.

В настоящее время бытовые воды в чистом виде практически не встречаются, за исключением случаевканализования небольших населенных мест и объектов. Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные системы загрязняющих веществ, которые могут находиться в растворенном, коллоидном и нерастворенном состояниях. Всегда присутствуют как органические, так и не органические компоненты загрязнений.

Бытовые сточные воды образуются в результате практической деятельности и жизнедеятельности людей. Концентрацию загрязняющих веществ бытовых сточных вод определяют исходя из удельного водоотведения на одного жителя:

S = 1000 a/q (1.1)

где S - концентрация загрязняющего вещества, мг/л; a - количество загрязнений, приходящееся на одного жителя, г/сут; q - норма водоотведения на одного жителя, л/сут. [9]

Значения a приведены в табл.1.3. При сбросе бытовых сточных вод промышленных предприятий в канализацию населенного пункта количество загрязняющих веществ от эксплуатационного персонала дополнительно не учитывается.

Таблица 1.3

Количество загрязнений на одного жителя

Показатель	а, г/сут
Взвешенные вещества	65
БПКполн неосветленной жидкости	73
БПКполн осветленной жидкости	40
Азот аммонийных солей	8
Фосфаты (в расчете на Р2О5), в том числе от моющих веществ	3,3
	1,6
Хлориды	9
Поверхностно-активные вещества (ПАВ)	2,5

Состав бытовых сточных вод более или менее однообразен; концентрация загрязнений в них зависит от количества расходуемой (на одного жителя) водопроводной воды, т. е. от нормы водопотребления. Загрязнения бытовых сточных вод обычно подразделяют на:

а) нерастворимые, образующие крупные взвеси (в которых размеры частиц превышают 0,1 мм) либо суспензии, эмульсии и пены (в которых размеры частиц составляют от 0,1 мм до 0,1мкм);

б) коллоидные (с частицами размером от 0,1 мкм до 1 нм);

в) растворимые (в виде молекулярно-дисперсных частиц размером менее 1 нм). [9]

В составе концентрации загрязняющих веществ в сточных водах необходимо учитывать их содержание в исходной водопроводной воде, а также загрязняющие вещества от сооружений по обработке осадков сточных вод и так далее.

В сточных водах содержатся примеси минерального и органического происхождения. Можно принять, что минеральные загрязнения в бытовых сточных водах в виде нерастворимого вещества - 5 %, суспензии - 5 %, коллоиды - 2 % и растворенные вещества - 30 %. Для органических веществ эти проценты соответственно следующие: нерастворимые - 15 %, суспензии - 15 %, коллоиды - 8 % и растворимые - 20 %. Минеральные соединения представлены солями аммония, фосфатами хлоридами, гидрокарбонатами и другими соединениями. [12]

Органические вещества бытовых сточных вод можно разделить на две группы: безазотистые и азотсодержащие вещества. Основная часть безазотистых органических веществ представлена углеводами и жирами. Азотсодержащие соединения представлены белками и продуктами их гидролиза. Особую форму примеси бытовых сточных вод представляют микроорганизмы. Иногда могут присутствовать болезнетворные формы микроорганизмов (бактерии или вирусы).

Состав производственных сточных вод зависит от характера производственного процесса и отличается большим разнообразием. В зависимости от состава примесей и специфичности их действия на водные объекты сточные воды могут быть разделены на следующие группы:

1. Воды, содержащие неорганические примеси со специфическими токсичными свойствами. Сюда входят стоки металлургии, гальванических цехов и другие. Они могут вызывать изменение рН воды водоемов. Соли тяжелых металлов являются токсичными по отношению к водным организмам.

2. Воды, в которых неорганические примеси не обладают токсичным действием. К этой группе относятся сточные воды рудообогатительных фабрик, цементных заводов и другие. Примеси такого типа находятся во взвешенном состоянии. Для водоема особой опасности эти воды не представляют.

3. Воды, содержащие нетоксичные органические вещества. Сюда входят сточные воды предприятий пищевой промышленности. При попадании их в водоем возрастает окисляемость, БПК, снижается концентрация растворенного кислорода.

4. Воды, содержащие органические вещества со специфическими токсичными свойствами. К этой группе относятся сточные воды предприятий органического синтеза, нефтеперерабатывающих предприятий и так далее.

Кроме показателей общего содержания таких органических веществ как ХПК, БПК, нефтепродукты, для оценки состава производственных сточных вод определяют химическими анализами концентрацию индивидуальных примесей.

Для ориентировочной оценки производственных сточных вод приведем ниже некоторые данные об их составе. Воды машиностроительных заводов загрязнены нефтепродуктами, минеральными взвешенными веществами, кислотами и цианидами. В состав воды входят медь, марганец, хром, цинк, кадмий и другие вещества. [12]

В составе воды нефтеперерабатывающих предприятий могут быть нефтепродукты, жиры, минеральные взвеси, хлориды, сульфаты и так далее.

Сточная вода заводов синтетической химии содержит органические взвеси, хлориды, сульфаты, ПАВ, фенолы, ацетон, бутанол, уксусную кислоту, формальдегид и другие вещества.

Концентрация загрязняющих веществ зависит от технологии производства и в каждом конкретном случае определяется специальными исследованиями.

Степень загрязнения дождевых вод зависит от многих факторов, в том числе от общей санитарной обстановки населенного пункта. Принятая технология сухой уборки улиц не обеспечивает полного удаления загрязнений. Мусор с проезжей части дорог содержит значительное количество органики, биогенов, нефтепродуктов, солей тяжелых металлов.[9]

Загрязненность дождевого стока зависит от его расхода. При расходе менее 25 л/с•га сточные воды практически не смывают загрязнений и поэтому загрязненность их минимальна. По мере увеличения расхода стока в нем растут концентрации взвешенных веществ, фосфора и азота, достигая максимума непосредственно перед пиком дождя. Через 30…60 минут после начала дождя они стабилизируются и остаются практически постоянными до конца дождя. При повторном дожде наблюдается повторный пик загрязнений, хотя и значительно меньший, чем во время первого. Кривая линия, характеризующая вынос загрязнений во время дождя, подобна гидрографу стока. Основная часть загрязненных дождевых вод поступает в канализацию в начале дождя.

Максимальные величины БПК воды наблюдаются в летние месяцы, а осенью они снижаются почти в 2 раза. Для биогенных веществ характерен пик ранней весной и второй пик наблюдается осенью после листопада.

Некоторые качественные характеристики городского поверхностного стока приведены в табл.1.4. Загрязненность талых вод в первую очередь зависит от режима таяния снега. В ряде случаев при использовании поваренной соли во время гололеда талые воды содержат значительное количество хлоридов.[9]

Таблица 1.4

Качественная характеристика городского поверхностного стока

Показатели	Средняя концентрация загрязняющих веществ в водах, мг/л
	дождевых	талых	моечных
рН	7,75	8,15	7,75
Взвешенные вещества	1230	1645	700
ХПК нефильтрованной воды	470	562	400
ХПК фильтрованной воды	40,7	-	-
БПК5	26	150	-
БПКполн	62	220	-
Эфирорастворимые	63	-	100
Азот аммонийный	2	14	5,2
Азот общий	4,9	34	-
Нитраты	0,08	-	0,6
Нитриты	0,08	0,36	0,3
Фосфор общий	1,08	-	0,1

Качество и состав поверхностного стока с городской территории зависят от целого ряда трудно учитываемых и трудно прогнозируемых факторов. Большое разнообразие местных условий делает практически невозможным получение усредненных показателей качества поверхностного стока в целом. Приведенные в табл.1.5 данные о загрязненности дождевых вод с территории промышленных предприятий - весьма приближенные. Удельный вес отдельных показателей в этом стоке определяется, прежде всего, видом производства. Высокие концентрации взвешенных веществ (4…6 г/л) характерны для металлургических заводов, предприятий строительных материалов, горнообогатительных комбинатов. Максимальные концентрации органических загрязнений наблюдаются в стоке с территорий предприятий пищевой и легкой промышленности.[9]

Таблица 1.5

Степень загрязнения поверхностных вод некоторых характерных территорий

Характерные территории	Концентрация загрязняющих веществ в водах, мг/л
	Взвешенные вещества	Эфирорастворимые вещества
	Дождевых	Талых	Моечных	Дождевых	Талых	Моечных
Жилые кварталы и микрорайоны	250	3500	200	35	40	75
Территории промышленных предприятий и сооружений с повышенной загрязненностью, расположенные в населенном пункте	2000	4500	2000	250	70	150
Площади и улицы, с которых уборка осуществляется машинами с пневматическим забором мусора в кузов	200	2500	20	30	45	75
Автомагистрали с интенсивным движением грузового транспорта	1300	2700	1300	60	65	100

В поверхностном стоке с золоотвалов ТЭЦ, со складов сырья деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных комбинатов содержатся летучие и нелетучие фенолы.

В системе дождевой канализации должна быть обеспечена очистка наиболее загрязненной части поверхностного стока, образующегося в период выпадения дождей, таяния снега и мойки дорожных покрытий. Очистке подлежит не менее 70 % годового стока для селитебных территорий и площадок предприятий.[9]

Многообразие химических производств, огромное число химических продуктов (исходных, промежуточных и конечных), применяемых и получаемых в технологических процессах, обусловливают образование различных количеств сточных вод, загрязненных возможными органическими и неорганическими веществами. Например, как показано в табл.1.6, в зависимости от вида производства, характерными загрязнениями могут быть:

Таблица 1.6

Загрязнения сточных вод от вида производства

Источник загрязнений	Состав загрязнений
Производства минеральных и неорганических солей	Неорганические кислоты, щелочи, соли (фториды, сульфаты, фосфаты и др.)
Производства основного органического и нефтехимического синтеза	Жирные кислоты, ароматические соединения, спирты, альдегиды, кетоны и др.
Нефтеперерабатывающие заводы, предприятия по термической переработке твердых топлив	Нефтепродукты, масла и смолы, фенолы, ПАВ и др.
Производства синтетических смол, полимеров, синтетических волокон и т.п.	Высокомолекулярные вещества, мономеры, частицы полимеров и др.

Многие сточные воды химических производств, кроме растворенных органических и неорганических веществ, могут содержать коллоидные примеси, а также взвешенные (грубодисперсные и мелкодисперсные) вещества, плотность которых может быть больше или меньше плотности воды. В ряде случаев сточные воды содержат растворенные газы (сероводород и др.). Чаще всего сточные воды представляют собой сложные системы, содержащие смеси различных веществ.

Концентрации примесей в сточных водах различны: воды от охлаждения продуктов и аппаратуры практически не загрязнены, а воды от технологических процессов содержат различные количества веществ. Например, в состав маточных растворов и кубовых остатков входит обычно значительное количество примесей, а промывные воды загрязнены в меньшей степени.[9]

Степень вредности сточных вод зависит от токсичности загрязняющих ее веществ. Такие примеси, как соли тяжелых металлов, цианиды, сероводород, канцерогенные вещества, бензол и многие другие, обусловливают высокую токсичность сточных вод.

Сточные воды химических производств могут содержать пожаро- и взрывоопасные вещества. Наличие в сточных водах большого количества взвешенных веществ или соединений, способных полимеризоваться в водном растворе, может приводить к засорению трубопроводов.

Следует учитывать агрессивность сточных вод химических производств по отношению к материалам трубопроводов и аппаратов очистных сооружений. Агрессивность сточных вод может зависеть не только от величины рН, но и от наличия некоторых солей и газообразных продуктов. К числу очень агрессивных относятся сточные воды производств кислот, фосфорных и других удобрений, гальванопокрытий, нефтеперерабатывающих заводов, производства синтетических жирных кислот и многие другие.[12]

Часто сточные воды содержат вещества, обладающие резким неприятным запахом (сульфиды, дисульфиды, сероводород, меркаптиды и др.). Многие сточные воды химических производств окрашены вследствие загрязнения красителями или другими веществами, имеющими окраску.

Наличие в сточных водах поверхностно-активных веществ обусловливает их способность к пенообразованию.

Попадание бытовых вод в производственные сточные воды приводит к биологическому загрязнению последних.

Температура сточных вод может колебаться в широких пределах.

Режим образования и сброса сточных вод может быть различным. Многие процессы характеризуются периодическим образованием и залповыми сбросами сточных вод. [10]