КАНАЛИЗАЦИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА, СОСТАВА

СВОЙСТВ И РЕЖИМА ОТВЕДЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД В технологическом процессе производства или получающиеся при до­быче полезных ископаемых (например, воды угольных шахт, рудников, пластовые воды нефтяных промыслов и т. п.);

2) бытовые — от санитарных узлов административных и производ­ственных корпусов, от мытья полов в этих корпусах, а также от душе­вых установок, расположенных в производственных цехах или специ­альных павильонах;

3) атмосферные — дождевые и от таяния снега.

Количество, режим поступления и состав производственных сточ­ных вод находятся в зависимости от вида перерабатываемого сырья, технологического процесса производства, качества воды, потребляемой для производственных целей, местных условий и ряда других факторов.

Вид перерабатываемого сырья оказывает значительное влиякие на состав производственных стоков; нередко составные части сырья явля­ются основным компонентом загрязнения сточных вод. Так, например, основным загрязнителем сточных вод углеобогатительных фабрик яв­ляются частицы угля; на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах такими загрязнителями являются нефть и нефтепродукты; на кожевенных заводах и шерстомойных фабриках — шерсть и жиры; на предприятиях основной химии — кислоты, щелочи и т. д.

Кроме того, в одной и той же отрасли промышленности на предприя­тиях одного профиля количество сточных вод неодинаково, и они имеют различную концентрацию загрязнений.

Вода используется в производстве на различные нужды. Большая часть воды (70—90%) расходуется для охлаждения полупродуктов или продуктов производства, а также силовых агрегатов, при этом она не получает специфических загрязнений, а только нагревается, хотя могут быть случаи попадания охлаждаемого продукта в воду через неплот­ности в теплообменных аппаратах. Вода используется для транспорти­рования механических (минеральных и органических) примесей, для очистки газоБ, для промывки готовой продукции; при этом она загряз­няется продуктами, с которыми соприкасается (например, при обога­щении руды, угля, переработке нефти, промывке газов и т. д.).

Значительное влияние на количество и качество сточных вод имеет •система водоснабжения; чем полнее развито оборотное водоснабжение, т. е. повторное использование отработавшей воды на те же технологи­ческие нужды или использование ее на другие нужды данного или со­седних предприятий, тем меньше абсолютное количество сточных вод и тем, ках< правило, больше содержится в них загрязнений.

Эффективность использования воды промышленными предприятия­ми может оцениваться несколькими методами.

Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается ко­личеством использованной оборотной воды в %:

Роб = ------ -- —-— 100, (5.1)

Qo6 ~Г Qhct Н~ Qcbip

Где Qo6— количество воды, используемой в обороте;

Qnст и Qcwp — количество воды, забираемой из источника и посту­пающей в систему водоснабжения с сырьем и др.

Рациональность использования воды, забираемой из источника, оце­нивается коэффициентом использования:

И QllCT "F- QcbfP — QСбр вОд. /с о

«и = ~ 77 [20]>

ЧГист "1 Чсыр

Где Фсбр. вод—количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.

Коэффициент использования воды промышленностью СССР состав­ляет 0,27, на передовых предприятиях — 0,75—0,87.

Безвозвратное потребление и потери воды определяются по формуле

Рпот = + 100, (5.3)

Qhct ~f~ Qcblp ~г Чпосл "т" Qo6

Где Фпосл — количество воды, используемой в обороте последователь­но.

Фактические потери воды по промышленности СССР в целом рав­ны 2,5%, в том числе на ТЭС —1,25—2%, в промышленности без ТЭС —3,6%.

Учет водопотребления и водоотведения должен быть организован на основании показаний водомеров.

При проектировании канализации промышленных предприятий не­обходимо иметь полный физико-химический анализ состава общего стока производственных вод и основных цеховых стоков. В анализах должны быть указаны качественный и количественный состав загряз­нений — содержание фенолов, сернистых соединений, нефтепродуктов, хлоридов и др., а также ядовитых веществ (тетраэтилсвинца, циани­дов, ртути, мышьяка, меди и др.)- На основании этих данных может быть разработана рациональная схема отведения, обработки и исполь­зования производственных сточных вод.

По своему составу производственные сточные воды делятся на две основные группы: незагрязненные (условно чистые) и загрязненные.

Незагрязненные производственные сточные воды поступают в основ­ном от конденсаторов паровых машин, холодильников и др.

Загрязненные производственные сточные воды могут содержать раз­личные примеси. Одни из них загрязнены преимущественно минераль­ными веществами, другие — преимущественно органическими вещества­ми; большинство же видов сточных вод содержит смешанные загряз­нения.

В некоторых случаях производственные сточные воды могут оказать­ся опасными в эпидемиологическом отношении (например, сточные во­ды боен, кожевенных заводов, фабрик по выработке противоэпидеми­ческих сывороток, которые могут содержать бактерии сибирской язвы, возбудителей сапа и другие бактерии).

По содержанию загрязняющих веществ сточные воды делятся на высококонцентрированные и слабоконцентрированные.

При оценке качества производственных сточных вод особое внима­ние следует обращать на активную реакцию воды рН. Эта величина определяет выбор материалов для канализационных сооружений.

По степени агрессивности сточные воды разделяют на:

Слабоагрессивные (слабокислые с рН=6...6,5 и слабощелочные с рН = 8...9);

Сильноагрессивные (сильнокислые с рН<6 и сильнощелочные срН> >9).

При оценке агрессивности сточных вод нужно учитывать их темпе­ратуру и скорость движения, так как увеличение того или другого по­казателя в большинстве случаев ускоряет процесс коррозии.

Сточные воды, содержащие ядовитые примеси, необходимо прежде всего использовать в производстве, в котором они образуются, или в родственном. Например, в рассольном цикле хлорного производства ртутьсодержащая сточная вода, освобожденная от взвешенных веществ, при определенных условиях может быть использована для приготовле­ния рассола ртутного электролиза. При этом ртуть оказывается лока­лизованной в одном производстве. Согласно данным о растворимости ртути в водных растворах, ртуть не будет осаждаться из раствора и возвратится в производственный цикл без потерь.

Качественный и количественный составы производственных сточных вод определяют на действующих предприятиях по результатам физико­-химических анализов, а для проектируемых предприятий за основу при­нимаются данные работы аналогичных предприятий.

В тех случаях когда предварительное ознакомление с технологией производства дает основание считать, что на предприятии в различных цехах образуются сточные воды, резко различающиеся по своим свой­ствам, необходимо исследовать стоки отдельных производств, лабора­торий и т. д. Полученные данные позволяют выявить наиболее вредные стоки и решить вопрос о целесообразности устройства (цеховых) очист­ных сооружений или осуществления других мероприятий для обезвре­живания сточных вод этих производств.

При исследовании производственных сточных вод во многих слу­чаях очень важно провести технологический анализ, т. е. установить ки­нетику осаждения (всплывания) механических примесей, коагулируе - мость и фильтруемость сточных вод, их электропроводность, радиоак­тивность и поверхностное натяжение. Эти данные обусловливают выбор наиболее целесообразных методов очистки стоков.

Количество производственных сточных вод определяется по произ­водительности предприятия и укрупненным нормам водоотведения (на единицу готовой продукции или перерабатываемого сырья, а для элек­трических станций — на единицу мощности установленных машин), при отсутствии таких норм — по данным технологических расчетов, выда­ваемых в виде задания на проектирование канализации.

Удельные расходы сточных вод в различных отраслях промышлен­ности колеблются в широких пределах. Так, например, при обогаще­нии 1 т руды цветных металлов образуется 50—90 м3 сточных вод, при выплавке 1 т меди — до 350 м3, 1 т никеля — до 800 м3, 1 т алюминия — 1500 м3, при выработке 1 т бумаги образуется до 150 м3 сточных вод, 1 т целлюлозы — 450 м3 и т. д. При современных масштабах производ­ства предприятия многих отраслей промышленности сбрасывают боль­шие количества (до 300 тыс. м3/сутки) сточных вод, отличающихся по характеру загрязнений и концентрации.

Каждый из видов производственных сточных вод следует учитывать отдельно. Количество их определяется или для отдельных предприятий, или для их групп в зависимости от взаимного расположения и от того, разрабатывается ли схема канализации для одного предприятия или для ряда промышленных объектов того или иного экономического рай­она.

При расчетах системы канализации для таких предприятий нельзя пользоваться только укрупненными общезаводскими нормами водоот­ведения, а следует учитывать также количество и состав сточных вод от отдельных производственных операций. Только такая дифференциа­ция стоков позволяет найти правильное решение по их объединению для последующей совместной очистки, исходя из характера загрязняю­щих веществ и их концентрации, а также установить те производствен­ные стоки, которые целесообразно выделить и обработать отдельно.

В частности, сточные воды от прокатных станов следует подвергнуть специальной обработке для извлечения из них масел; сточные воды хи­мического производства должны быть сначала обесфенолены и только после этого направлены на очистные сооружения.

Сточные воды небольших промышленных предприятий, расположен­ных в городах, отдельно не учитываются, если они обеспечиваются во­дой из коммунальных водопроводов, так как потребляемое этими пред­приятиями количество воды учитывается в нормах водоотведения быто­вых сточных вод для данного города.

Сточные воды особо крупных и водоемких промышленных предприя­тий, применяющих схемы оборотного водоснабжения и использующих для своих нужд местные (дополнительные) источники водоснабжения, учитываются отдельно.

Из общего количества загрязненных стоков выделяются сточные во­ды, содержащие особо опасные вещества — радиоактивные, сильные яды и т. д., обработка которых должна производиться на локальных очистных сооружениях.

Одной из основных задач при проек­тировании канализации промышленных предприятий является правильное опре­деление расчетных (среднесуточных, ча­совых и секундных) расходов сточных вод, их состава, свойств и режима при­тока. Количество сточных вод на про­мышленных предприятиях, как правило, меньше количества поданной для них во­допроводной воды и находится в зависи­мости от системы водоснабжения.

При прямоточной системе водоснаб­жения (рис. 5.1, а) канализационной се­тью отводится вся отработавшая вода в количестве Qi = Q—Q, где Q — количест­во воды, поданной водопроводом, и <71 — количество безвозвратно потерянной в производстве воды. Загрязненная при ис­пользовании в производстве вода после ее очистки спускается в водоем.

При системе оборотного водоснабжения (рис. 5.1,6) вся отработав­шая вода или часть ее вновь подается на производство после той или иной ее обработки (охлаждение, отстаивание); в отдельных случаях предварительной обработки воды не требуется, и она используется по­следовательно.

При этой системе из источника приходится подавать только такое количество так называемой свежей воды, которое компенсирует: без­возвратные потери в производстве qi (такие же, как и при прямоточ­ной системе); безвозвратные потери <72 на охладительных сооружениях (испарение, разбрызгивание и унос ветром) или в отстойниках (испа­рение с поверхности, унос с влажным осадком); расход воды <73, сбра­сываемой в канализацию во избежание повышения солевого состава (минерализованности) оборотной воды. Суммарная потеря воды <71+ -}-<72+<7з составляет от 5 до 10% общего количества воды Q, циркулиру­ющей в системе. В канализационную сеть сбрасывается только часть воды, забираемой из источника, равная расходу ее на обновление оборот­ной воды.

В балансе водопотребления указывается обычно общее количество всей воды Q. Для расчета канализационных сооружений необходи­мо определять величину <7з, которая зависит от количества свежей во­ды и от режима обмена воды в оборотной системе. Обмен может про­изводиться постоянно или периодически (каждые сутки или через не­сколько суток), т. е. режим водоотведения в каждом отдельном случае может быть различен.

В практике встречаются и другие, нередко более сложные системы водоснабжения и канализации. Так, в некоторых случаях пополнение водой одного оборотного цикла может производиться водой из другого цикла; отработавшая вода в одном цехе может подаваться для вто­ричного использования в другой цех, к другому потребителю того же
цеха и т. д. Может осуществляться смешанное водоснабжение, когда одна часть цехов имеет оборотное водоснабжение, а другая часть — пря­моточное.

Все особенности системы водоснабжения оказывают влияние на си­стему канализации и на количество отводимой ею воды.

Иногда требуется предусматривать возможность приема в канали­зацию воды от опорожнения (при ремонтных работах, чистках) соору­жений, входящих в систему водоснабжения (градирни, охладительные бассейны с брызгальными устройствами, отстойники). Канализацион­ная сеть в этих случаях должна быть рассчитана на прием таких пе­риодических выпусков; производить их следует в часы наименьшей за­груженности канализационной сети.

Расчетные расходы производственных сточных вод, поступающих на канализационные сооружения, QcУт, м3/сутки, и дмаке. с, л/с, определяют­ся, как уже указывалось, по данным, представляемым технологами, или по производительности предприятия и удельным нормам водоотведения:

QcyT = mM; (5.4)

9макс с = ~J~2~Q (5-5)

Где т—норма водоотведения на единицу продукции или перерабаты­ваемого сырья с учетом оборота воды, м3;

М— число единиц продукции или перерабатываемого сырья в сутки;

Мг — то же, в смену с максимальной выработкой;

I-— число рабочих часов в смеку;

Кч— коэффициент часовой неравномерности.

Если в состав данного предприятия (комбината, завода) входит ряд производств, выпускающих различную продукцию, количество сточных вод необходимо определять для каждого из них.

Общее количество сточных воп. предприятия

ZQ = M1M1 + MaMi+...+ MnMn, (5.6)

Где Mlf Т2,тп — норма водоотведения ка единицу продукции или

Сырья;

Мь Мъ Мп — производительность предприятия по каждому ви­ду производства.

В некоторых случаях расчетный расход определяется на отдельный производственный агрегат (машину) за единицу времени при макси­мальной его производительности. В большинстве случаев определяют не только общий расход производственных сточных зод, но и распре­деление его по цехам, сменам и отдельным выпускам из цехов. Кроме того, определяют количество производственных сточных вод, различных по характеру их загрязнений (кислые, щелочные, нейтральные и др.).

Расчет лотков и труб для отвода производственных сточных вод от отдельных аппаратов производится по максимальному секундному рас­ходу. Цеховые трубопроводы и наружные коллекторы, предназначенные Для приема сточных вод от цеха или корпуса в целом, рассчитываются по сумме максимальных часовых расходов (цеха, корпуса) с учетом возможности совпадения максимальных расходов при форсированном режиме производства.

Общезаводские и внеплощадочные коллекторы, принимающие сточ­ные воды от ряда корпусов, рассчитываются по совмещенному графику часовых расходов или по сумме часовых максимальных расходов с вве­дением коэффициентов, учитывающих несовпадение (по времени) рас­ходов.

Бытовые сточные воды на предприятиях учитываются отдельно; рас­четные их расходы определяются в соответствии с данными, приведен­ными в гл. V.

Расчетные расходы дождевых вод определяются в зависимости от Местных условий — географического местонахождения промышленного предприятия, рельефа, благоустройства территории (см. гл. XIII). Эти воды с территории отводятся самостоятельной сетью или совместно с производственными сточными водами.

Дождевая сеть рассчитывается на максимальный секундный расход незагрязненных дождевых вод. Периоды однократного превышения рас­четной интенсивности дождя для промышленных предприятий следует принимать в пределах 1—3 лет, а для предприятий, расположенных в замкнутой котловине, — 5 лет.

Количество загрязнений в дождевых водах с территории промыш­ленных предприятий рассчитывается на 1 га площади. Для регулирова­ния притока дождевых вод на очистные сооружения допускается пре­дусматривать регулирующие резервуары или пруды-накопители. Вода ■поступает в пруд-накопитель, где осветляется, после чего должна ис­пользоваться в производственном водоснабжении или на полив.

При проектировании канализации требуется знать не только вели­чину расхода сточных вод, но и режим их поступления по времени, определяемый графиками колебания притока. От режима водоотведе­ния зависит величина расчетного расхода, а от нее — размер сечения коллекторов, а следовательно, и стоимость строительства.

Длительными наблюдениями установлено, что поступление произ­водственных сточных вод в канализационную сеть на различных пред­приятиях не подчиняется какой-либо определенной закономерности. Они могут поступать в течение смены равномерно, неравномерно и ра­зовыми (залповыми) спусками. Последние наблюдаются на производ­ствах, где происходит периодическое опорожнение емкостей (ванн, ре­зервуаров и пр.). Режим спуска производственных сточных вод опре­деляется технологическим процессом отдельных цехов и предприятия в целом.

Коэффициенты часовой неравномерности общего стока Кч Для раз­личных отраслей промышленности колеблются в значительных преде­лах. По данным ВНИИ ВОДГЕО они составляют на предприятиях про­мышленности:

Металлургической........................................................... 1 —1,1

Химической, . . ............................................................... 1,3—1,5

Текстильной. . ................................................................ 1—1,15

Пищевой........................................................................... 1,5—2

Кожевенной. . ....................................................................... 1,5—2,1

Бумажной . . . ........................................................................ 1,3—1,8

Для расчетов необходимо составлять графики притока основных стоков промышленного предприятия, а также графические схемы вод­ного баланса, показывающие количество воды, поступающей к каждо­му потребителю, и воды, безвозвратно теряющейся в производстве, а также направляемой в канализацию. Такие схемы могут быть со­ставлены как в абсолютных количествах сточных вод за единицу вре­мени, так и в удельных расходах воды на единицу продукции.

На рис. 5 2 приведена схема водного баланса (в удельных расхо­дах) газогенераторного отделения азотнотукового комбината. Общин расход воды для всей газогенераторной станции составляет 52,85 м3 на 1 т аммиака, из них 48,2 м3—производственная Еода обычного ка­чества и 4,65 м3 — вода умягченная, идущая на питание котлов. Сточ­ные воды в газогенераторном отделении получаются в основном от га­зоочистки (от скрубберов) в количестве 46,2 м3/т. Эта вода после осветления в отстойниках и охлаждения на градирнях вновь использу­ется в производстве.

Количество и режим поступления производственных сточных вод должны определяться на основании технологических исследований.

Целью технологических исследований является получение данных для проектирования новых объектов по очистке сточных вод или для модернизации существующих очистных сооружений.

Программа исследований составляется индивидуально для данного вида сточных вод. На основе результатов исследований разрабатывает­ся схема очистки сточных вод, позволяющая получить требуемый эф­фект очистки при минимальных капиталовложениях и эксплуатацион­ных расходах.

Прежде всего необходимо определить количество сточных вод, их характеристику и необходимую степень очистки. Большое значение при этом имеет правильный отбор проб сточных вод. Взятые пробы долж­ны быть репрезентативными, т. е. они должны давать однозначное представление о свойствах сточных вод и колебаниях их состава.

В общем случае разработка каждого технологического процесса включает три этапа: первый — выбор метода очистки; второй — выбор режима процесса и третий — выбор комплекса сооружений.

Для выполнения первого этапа, кроме опытных данных, необходимы представления о механизме процессов, протекающих при очистке сточ­ных вод.

Выбор режима очистки сточных вод осуществляется на основе варь­ирования и сопоставления различных факторов: физико-химических, массообменных, биохимических и др.

Третий, завершающий этап разработки промышленной очистной ус­тановки— конструктивное оформление процесса — тесно связан со вто­рым. Для выбора сооружения требуются дополнительные сведения, связанные с кинетикой гидродинамических процессов в аппаратах очи­стки сточных вод. Среди многообразия конструктивных схем аппара­тов необходимо суметь достаточно обоснованно выбрать наилучщии, т. е. оптимальный вариант.