КАНАЛИЗАЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

AQ

Сст < (Спр д Ср) - f - Спр д, (4.32а)

Я

Где ^—определяется проектом на основании замеров или тех­

Нических расчетов; А и Q — определяются проектной организацией на основе мест­ных гидрологических изысканий или данных гидрометео­рологической службы;

Ср и Слр. д—определяются на основе специально организуемых ис­следований, если отсутствуют установленные нормати­вы или литературные данные.

Створы ближайших (от места выпуска сточных вод) пунктов водо­пользования в каждом конкретном случае устанавливаются органами Государственного надзора с обязательным учетом данных о перспекти­вах использования водоема для питьевого водопользования и культур­но-бытовых нужд населения.

Значение расчетного показателя загрязнения сточных вод Сет* опре­деляемое расчетом для нового или для существующего объекта и поло­женное в основу проектирования очистных сооружений, приобретает зна­чение контрольной величины на период эксплуатации этих сооруже­ний.

Определение необходимой степени очистки по содержанию взвешен­ных веществ. Допустимое содержание взвешенных веществ т в спускае­мых сточных водах в соответствии с санитарными правилами может быть подсчитано по уравнению

AQb + qm = {aQ + q){b + Р), (4.33)

Откуда

Т = P(AQ/Q+ + (4.33а)

Где b—содержание взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод, г/м3; р — допустимое по санитарным правилам увеличение содержания взвешенных веществ в водоеме после спуска сточных вод (в за­висимости от вида водопользования), г/м3.

Степень необходимой очистки по взвешенным веществам может быть определена по формуле

D =100 (С — т)!С, (4.34)

Где С— количество взвешенных веществ в сточной воде до очистки, г/м3.

Во избежание отложения взвешенных веществ в водоеме гидравли­ческая крупность их не должна превышать при выпуске в реку 0,4 мм/с и в водохранилище 0,2 мм/с. Если в сточной воде содержатся взвешен­ные частицы, не удовлетворяющие этому требованию, то сточную жид­кость перед сбросом в водоем необходимо подвергнуть отстаиванию для задержания частиц, оседающих с указанной скоростью.

В тех случаях, когда примеси к сточной воде представляют собой ток­сичные вещества или вещества, потребляющие большой объем раство­ренного в воде водоема кислорода, возможность их сброса в водоем оп­ределяется по предельно допустимой концентрации вредных веществ или по потреблению растворенного кислорода.

Определение необходимой степени ОЧИСТКИ ПО БПКполн. При расчете учитывается изменение степени загрязненности за счет разбавления сточных вод водой водоема, а также за счет биохимических процессов самоочищения сточных вод от органических веществ.

Баланс биохимической потребности в кислороде смеси речной и сточ­ной воды в расчетном пункте (без учета реаэрации) выражается урав­нением

QLcr-Ю Kc^ + AQLp. 10 = {Q+AQ) L^, (4.35)

Где ЈCT —БПКполн сточной жидкости, которая должна быть достиг­нута в процессе очистки;

Lp — БПКполн речной воды до места выпуска сточных вод;

Lnp. д—предельно допустимая БПКполн смеси речной и сточной воды в расчетном створе; KCT и Kp — константы скорости потребления кислорода сточной и реч­ной водой;

T—продолжительность перемещения воды от места выпуска сточных вод до расчетного пункта в сутках, равная отно­шению расстояния по фарватеру от места выпуска сточ­ных вод до расчетного пункта /ср к средней скорости тече­ния воды в реке на данном участке иср.

Отсюда

- - Цп ^ 10~V) + - Чт - • (4'35а) <7-10 ст 10 ст

Если фактическая БПКполн подлежащей сбросу сточной воды La^>La - то до выпуска в водоем сточная вода должна быть очищена; необходимый эффект очистки определяется выражением

Э = m(La-LCT)/La.

Определение необходимой степени очистки по растворенному в воде водоема кислороду. Допустимую максимальную величину БПК спускае­мых в водоем сточных вод определяют исходя из требований санитарных правил о сохранении в водоеме минимального содержания растворенно­го кислорода, равного 4 мг/л, после спуска сточных вод. Расчеты ведут для величины БПКполн - Аналогичным образом производят расчеты и для кислородного режима рыбохозяйственных водоемов при допустимом ми­нимальном содержании растворенного кислорода б мг/л. Кислородный режим в водоемах определяют для летнего и зимнего периода; в качест­ве расчетного следует принимать наиболее неблагоприятный период, требующий сохранения необходимого содержания кислорода.

Как уже указывалось, окисление органических веществ в водоеме происходит за счет растворенного кислорода и реаэрации. Кроме того, в окислении участвует кислород от фотосинтеза, который учитывают только в расчетах при проектировании окислительных прудов или лагун, где фотосинтезирующим организмам фитопланктона (водоросли хло­релла и др.) принадлежит ведущая роль.

Наименьшее содержание кислорода в воде водоема после спуска сточ­ных вод будет наблюдаться в критической точке (см. рис. 4.5). Если в этой точке содержание растворенного кислорода будет не меньше 4 мг/л, то во всех остальных пунктах по течению реки водоема оно, очевидно, будет больше, и, следовательно, требование санитарных правил будет удовлетворено.

Существует ряд способов определения допустимой нагрузки сточных вод на водоем по содержанию кислорода, растворенного в воде водоема.

Наиболее простой способ расчета основан на учете поглощения сточ­ными водами только того растворенного кислорода, который подходит с речной водой к месту спуска сточных вод. При этом считают, что если концентрация содержащегося в речной воде растворенного кислорода не станет ниже 4 мг/л в течение первых двух суток, то это снижение не про­изойдет и в дальнейшем.

Это условие может быть выражено уравнением

AQOp — (aQLp - f qLcr) 0,4 = (aQ - f q) 4, (4.36)

Где Op—содержание растворенного кислорода в речной воде до

Места спуска сточных вод, г/м3; AQ— расчетный расход воды, м3/с, участвующей в смешении; q— расход сточных вод, м3/с;

Lp и LCT — БПКполн соответственно речной и сточной воды, г/м3;

0,4 — коэффициент для пересчета БПКполн, определяемой ла­бораторным путем, в двухсуточное; 4 —наименьшая концентрация растворенного кислорода, которая должна сохраниться в воде водоема, г/м3.

Таким образом, приведенное выше уравнение составлено из условия, что весь наличный запас растворенного в водоеме кислорода QOp дол­жен быть в такой мере израсходован на окисление органического за­грязнения речной и сточной воды (Q Lp-~Q LCT) 0,4, чтобы в общей смеси речной и сточной воды (Q~hq) концентрация растворенного кислорода была равна или больше 4 мг/л, как это требуется по санитарным прави­лам. Допустимая концентрация сточных вод при этом условии

TOC o "1-3" h z AQ 4

LCT = —~(0D — 0,4Ld— 4)------- ,

0,4g p p 0,4

Или 2,5 aQ

LCT = (Op - 0,4LP - 4) - 10.

Если полученное значение LCT меньше расчетной концентрации про­ектируемых к спуску в водоем сточных вод, то последние должны быть очищены до концентрации органических загрязнений по БПКполн, рав­ной концентрации LCT, найденной расчетом.

Второй способ расчета позволяет учитывать процессы поглощения кислорода сточными водами из речной воды и поверхностную реаэра- цию.

При расчете кислородного баланса реки по этому способу кроме ука­занных выше величин учитывают: а) среднюю скорость движения во­ды в водоеме V, м/с; б) температуру воды в реке в расчетный период Ту °С; в) константы (постоянные величины в соответствующих уравнени­ях) скорости биохимического поглощения кислорода k и скорости по­верхностной реаэрации k2.

Расчет кислородного режима будет более точным и полным в том случае, если все указанные величины определены прямым путем в по­рядке предварительного изучения участка реки, в который предполага­ется спускать сточные воды. Если такое предварительное изучение неосу­ществимо, прибегают к косвенным приемам определения этих величин. Например, для установления Т и V используют данные, публикуемые в «Гидрологическом ежегоднике», и других справочниках, а для установ­ления численных значений K, K2, Ор — данные наблюдений, проводив­шихся на других водоемах, или вычисляют по формулам, приведенным уыше.

Время T перемещения речного потока от места выпуска сточных вод до того пункта в реке, где наступает максимальный дефицит кислорода, определяется по уравнению (4.30). Расчет основан на следующих пред­посылках.

Первая предпосылка заключается в том, что практический интерес представляет определение £Кр, т. е. того времени от начала процесса, когда дефицит кислорода достигает наибольшей величины Dt.

Вторая предпосылка вытекает из нормативных указаний, по которым при любых условиях (т. е. при любом дефиците) в воде водоема должно оставаться 4 мг/л растворенного кислорода. Это значит, что Dt — Ор—4 (где Ор — количество кислорода в речной воде, которое соответствует его предельной растворимости при заданной температуре; например, Ор=9,17 мг/л при 20° С).

Третья предпосылка определяется практической целью расчета, да­ющего прямой ответ на вопрос о допустимости той нагрузки водоема ор­ганическими веществами, которая была определена при расчете по БПК с учетом частичного окисления (минерализации) органических веществ при перемещении воды к ближайшему пункту водопользования. Иначе говоря, должно быть проверено, будет ли допускаемое по БПК загряз­нение водоема угрожать его кислородному режиму, т. е. останется ли в воде 4 мг/л кислорода и в критический момент времени £Кр. При этом условии в формулах (4.28) и (4.30) величина La является средней и определяется из уравнения

I. + . (4.38)

AQ + q

Определение необходимой степени очистки по температуре воды во­доема. Расчет производится в соответствии с санитарными требованиями, ограничивающими повышение летней температуры воды за счет поступа­ющих в водоем сточных вод. Это условие описывается уравнением

Гст = (aQ/q + 1) Гд + Гр, (4.39)

Где Т„— температура сточных вод, при которой соблюдается санитар­ное требование относительно температуры воды в створе пунк­та водопользования;

7*р—максимальная температура воды водоема до выпуска сточ­ных вод в летнее время;

Тя — допустимое повышение (не более чем на 3°) температуры воды водоема.

Определение необходимой степени очистки по общесанитарному по­Казателю вредности. При определении необходимой степени очистки сточных вод по санитарно-токсикологическому, а также по общесанитар­ному и органолептическому (окраска, запах и привкус) показателям вредности, по которым установлены предельно допустимые концентра­ции, пользуются формулой (4.32а).

Полученное по этой формуле значение Сст характеризует концентра­цию загрязнения сточных вод, которая должна быть достигнута в про­цессе очистки и обезвреживания сточных вод.

Географическим обществом США проводились исследования по определению кад­мия, хрома, свинца и ртути в воде рек и водохранилищ и влиянию этих металлов на токсичность воды.

В ходе исследования особо отмечалась токсичность кадмия. Вода, используемая в Сельском хозяйстве, согласно стандартам, не должна иметь концентрацию кадмия выше 0,005 мг/л. Этот металл особенно опасен в связи с синергическим эффектом. Высокоток­сичный синергизм достигается при соединении свободных ионов циана с ионами кадмия. Для микроорганизмов это соединение токсично при концентрации 0,1 мг/л. Исследова­ния показали, что гибель рыбы может произойти при концентрации хлорида кадмия 0,2 мг/л.

Токсичность хрома обусловлена температурой воды, значением рН, временем кон­такта и валентностью. Предлагаются следующие нормы безопасного содержания хрома в воде: для рыбы — 0,5 мг/л, для микроорганизмов — 5 мг/л, при использовании для нужд водоснабжения — 0,5 мг/л.

Свинец должен полностью отсутствовать в водопроводной воде. Хотя элементар­ный свинец не является отравляющим веществом, его долгое употребление может при­вести к серьезным отравлениям. Соли свинца представляют собой высокотоксичные со­единения.

Определение необходимой степени разбавления по окраске, запаху и привкусу. В тех случаях, когда имеются анализы сточных вод с указани­ем степени разбавления, при которой окраска и запах сточных вод ис­чезают, достаточно сравнение величины разбавления, указанной в ана - Дизе, 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.

Определение необходимой степени очистки по изменению активной реакции воды. При решении вопроса о спуске кислых и щелочных сточ­ных вод должна быть учтена нейтрализующая способность водоема. В некоторых случаях благодаря этой способности можно обойтись без специальной обработки сточных вод.

Вода водоемов содержит гидрокарбонаты кальция Са (НС03)2 и маг­ния Mg (НС03)2, обусловливающие ее карбонатную жесткость, а также угольную кислоту. Кислоты, поступающие в водоем с производственными сточными водами, взаимодействуют с гидрокарбонатами, вытесняя из них диоксид углерода, в связи с чем содержание гидрокарбонатов в воде (т. е. ее щелочность) уменьшается, а содержание свободной углекисло­ты увеличивается.

Реакция нейтрализации (например, серной кислоты) в водоеме за счет гидрокарбонатов кальция протекает по формуле

Са(НС03)2 4- H2S04 =_ CaS04 + 2Н20 + 2С02. (4.40)

Поступление в водоем вместе со сточными водами щелочей приводит к взаимодействию их со свободным диоксидом углерода, что увеличива­ет щелочность водоема. Реакция в этом случае может протекать по формуле

2NaOH + С02 = Na2C03 - f Н20.

При сбросе в водоем кислых сточных вод следует нормировать их по значению рН речной воды:

Л А [НСОН — пА В РНф - ркг + lg Р ш —>6,5, (4.41)

Пр А —2 + лф В

Где р&1 — отрицательный логарифм первой константы диссоциации угольной кислоты;

[HCOg~( — концентрация гидрокарбонатов, мг-экв/л; С02 — концентрация диоксида углерода, мг/л;

Л=1 + 10рНф~р

Яр и /2ф—кратности разбавления, расчетная и фактическая;

РНф — рН речной воды в контрольном пункте при фактическом режиме.

При сбросе в водоем щелочных сточных вод также определяется зна­чение рН речной воды:

П А ГНССХГ] — 0,273ла В РНф = рйг + lg ^ < 8,5, (4.42)

ПР А ~7Г ~пФв У 44

Где

А = 0,273- 10РНФ~РЧ параметр В определяется так же, как и при сбросе кислых сточных вод.