Расчет нормативов сброса сточных вод

Введение



Целью данной курсовой работы является составление и расчет схемы очистных сооружений предприятия.

Очистка сточных вод необходима для того, чтобы концентрация веществ в воде, сбрасываемой в водный объект с данного предприятия, не превышала нормативы предельно допустимого сброса (ПДС).

Сточные воды с предприятия нельзя сбрасывать загрязненными, так как вследствие этого в реке могут погибнуть живые организмы, происходит загрязнение речной воды, подземных вод, почв, атмосферы; это приводит к нанесению вреда здоровью человека и окружающей природной среде в целом.




Раздел 1. Характеристика предприятия



Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) производят на заводах пластмасс.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена в бензине при температуре 80 0С и давлении 3 кг *с / см 2 в присутствии катализаторного комплекса диэтил-алюминий хлорида с четырёххлористым титаном.

В производстве полиэтилена вода расходуется на охлаждение аппаратуры и конденсата. Система водоснабжения - оборотная с охлаждением воды на градирне. Водоснабжение осуществляется тремя системами: оборотной, свежей технической и питьевой воды.

Для технических нужд (промывка полимеров аппаратов и коммуникаций цеха полимеризации, приготовление реагентов инициаторов и добавок для полимеризации) используется конденсат пара.

Характеристика сточных вод приведена в таблице 1.



Таблица 1. Характеристика сточных вод выпускаемых в водоёмы от производства полиэтилена.



Единица измерения

Сточные воды





до очистки

после очистки

Температура

0С

-

23-28

Взвешенные вещества

мг/л

40-180

20

Эфирорастворимые

мг/л

Следы

-

pH

-

6,5-8,5

6,5-8,5

Сухой остаток

Мг

до 2700

до 2700

Cl2

Мг

до 800

до 800

SO4

Мг

до 1000

до 1000

ХПК

МгО/л

1200

80-100

БПКг

мгО2/л

700

15-20

Al3+

мг/л

до 1

до 1

Ti4+

мг/л

Следы

Следы

Углеводороды

мг/л

до 10

Следы

Изопропанол

мг/л

до 300

-


Данное предприятие имеет I Б класс опасности. Санитарно защитная зона равна 1000 м. Находится в Киевской области.

Для дальнейших расчётов выбираем реку в данной области – р. Десна, узнаём по этой реке данные для 97% обеспеченности, с помощью переводного коэффициента переводим эти данные для 95% обеспеченности. Значения qпром и qбыт (расход воды на единицу водовыпуска продукции в промышленных и бытовых сточных водах соответственно) равны: qпром=21м3 , qбыт=2,2м3. Затем из справочника по водным ресурсам Украины узнаём Сф, если не указано, то Сф=0,4 ПДК.

Расчёт расхода сточных вод.



Q=Пq, м3/год



П. - производительность, 7500 м3 /год.

Q – расход воды на единицу выпускаемой продукции.

Qпром =7500•21=1575000 м3/год

Qбыт=7500•2,2=165000 м3/год

Опром, быт – расход производственных и бытовых сточных вод.

Qсм=4,315+452=4767 м3/сут.



Расчёт концентрации веществ в сточной воде.



Сiсм=(qx/б•Сх/б+Qпр•Сiпр)/Qсм



Сiх/б, пр-концентрация веществ в х/б и производственных сточных водах, мг/дм3.

Ссмв-х вв.=(452•120+4315•40)/4764=46,6 мг/дм3

Ссммин.=(452•500+4315•2700)/4767=2491,4 мг/дм3

С смCl =(452•300+4315•800)/4764=752.6 мг/дм3

С смSO4=(452•500+4315•1000)/4767=952.6 мг/дм3

СсмХПК=(452•300+4315•1200)/4767=1115 мг/дм3

СсмБПКп=(452•150+4315•700)/4767=677,85 мг/дм3

СсмAl=(452•0+4315•1)/4767=0.9 мг/дм3

Ссмизопр-л=(452•0+4315•300)/4767=271,55 мг/дм3

Ссмаз.ам=(452•18+4315•0)/4767=1,7 мг/дм3



Раздел 2. Расчёт нормативного сброса сточных вод



Расчёт кратности основного разбавления no.

Y=2.5∙√nш-0,13-0,75√R(√nш-0,1)=2,5∙√0,05-0,13-0,75√3(0,05-0,1)=0,26

пш-коэффициент шероховатости русла реки.

R-гидравлический радиус.



Sn=Ry/nш=30,26/0,05=26,6



Sn-коэффициент Шези.



Д=g∙Vф∙hф/(37 nш∙Sh2)=9.81∙0,02∙3/(37∙0,05∙26,6)=0,012 м/с2



g-ускорение свободного падения, м/с2.

Д-коэффициент требуемой диффузии.

Vф-средняя по сечению водотока скорость.

hф-средняя глубина реки, м.



α=ζ∙φ∙√Д/Ост=1,5∙1,2∙√0,012/0,03=1,3



ζ-коэффициент, характеризующий тип выпуска сточных вод.

φ-коэффициент, характеризующий извилистость русла реки.

Qст-расход сточных вод.

β= -α√L=2.75-1.3∙√500=0.00003

L-расстояние от места выпуска до контрольного створа.

γ=(1-β)/(1+(Оф/ Ост)β)=(1-0,00003)/(1+(0,476/0,0)∙0,00003)=0,99

γ-величина коэффициента смещения.nо=(Qст+γ∙Qф)/Qст=(0,03+0,99∙0,476)/0,03=16,86

Расчёт кратности начального разбавления nн.

l=0.9B=0.9∙17.6=15.84

l-длинна трубы рассеивателя, м.

В-ширина реки в маловодный период, м.



В=Qф/(HфVф)=1,056/(3∙0,02)=17,6 м



l1=h+0.5=3+0.5=3.5 м

l1-расстояние между оголовками

0,5-технологический запас

N=l/l1=15.84/3.5=4.5≈5-количество оголовковd0=√4Qст/(πVстN)=√ (4∙0.05)/(3.14∙2∙5)=0.08≥0.1N=4Qст/(πVстd02)=0.2/(3.14∙3∙0.12)=3.2≈3

Vст=4Qст/(πN d02)=0.2/(3.14∙3∙0.12)=2.1

d0=√4Qст/(πVстN)= √0.2/(3.14∙2.1∙3)=0.1

d0-диаметр оголовка,

Vст-скорость истечения,

L1=L/n=15.84/3=5.2

Δvm=0,15/(Vст-Vф)=0,15/(2,1-0,02)=0,072

m=Vф/Vст=0,02/2,1=0,009-соотношение скоростных напоров.

=7,465/√(Δvm[Δv(1-m)+1,92m])=√7.465/(0.072[0.072(1-0.09)+1.92∙0.09])=20.86-относительный диаметр трубы.

d=d0∙ =0.1∙20.86=2.086<h-абсолютный диаметр струи.

nн=0,2481/(1-m)∙ 2=[√0.0092+8.1∙(1-0.009)/20.86-0.009]=13.83

Кратность общего разбавления:

n=n0∙nн=16,86∙1383=233,2


Таблица 2 Расчёт Спдс

Название

Сор

Сст1

ПДК

ЛВП

Спдс1

РАС

Взвешенные вещества

30

46,6

30,75

-

46,66

+

Мин-ция

331

2491,4

1000

-

505,9

+

Cl-

17.9

752.6

300

С.-т.

75

-

SO4-

25

952.6

100

С.-т.

40

-

ХПК

29,9

1119

15

-

15

-

БПКГ

1,2

677,9

3

-

117,8

+

Al

0.2

0.9

0.5

С.-т.

0.175

-

ИЗОПР-Л

0,004

271,6

0,01

т.

0,008

-

АЗАМ.

0,2

1,7

0,5

т.

0,1

-

Неф-ты

0,04

0

0,1

С.-т.

0

-

СПАВ

0,04

0

0,1

т.

0

-



Для проведения расчётов определяем, соответствует ли РАС.

- для веществ ОТ, ед. ЛПВ



Сфi/ПДКi<1



для веществ с од. ЛПВ



∑ Сфi/ПДКi<1



I. Расчёт СПДС, когда РАС существует.

1.Взвешенные вещества

Концентрация на границе зоны общего разбавления при фактическом сбросе сточных вод:




СФiк.с.=Сфi+∑(Сстi-СФi)/n



Cфакт в. в-вк.с.=30+(46,6-30)/233,2=30,0 7

Δ=0,75

СПДС=30+0,75 ∙233,2=204.9



СПДС=min(СПДСрасч Сст)= minСст



2.Вещества из ОТ и ед. ЛПВ

-минерализация

Сфакт=331+(2491,4-331)/233,2=340,3

Δ= 0,75

0,75 =Δ1≤σ1=9,2

СПДС=331+0,75 ∙233,2=505,9



СПДС=min(СПДСрасч Сст)



-БКП

Сфакт=1,2+(677,9-1,2)/233,2+(238,9-1,2)/200=5,3

Δ= 0,75

0,75=Δ1≤σ1=2,9

СПДС=1,2+0,75∙233,2=176,1

II. Расчёт СПДС , когда РАС существует.

1.Вещества из ОТ и ед. в своём ЛПВ

–ХПК

СПДС= min(Сст; ПДК)

2.Вещества с одинаковым ЛПВ

2а -Cl-,SO42-,Al3+,нефтепродукты




∑Ki=Cстi/ПДКi=752.6/300+952.6/100+0.9/0.5+0/0.1=13.8>1

Сф/ПДК≤Кi≤Сст/ПДК

СПДС=Кi∙ПДК



0,25≤KCl≤2.5Cпдс=0,06·300=18

0,4≤KSO4≤9.5Cпдс=0.3·100=40

0.35≤KAl≤1.8Cпдс=0.14·0.5=0.175

0≤Kн-ты≤0Cпдс=0,-0,1=0

2б Изопропанол, азот аммонийный, СПАВ

∑Ki=271,6/0,01+1,7/0,5+0/0,1=27163,4>1

0,8≤Kиз-л≤271160Cпдс=0,6·0,01=0,008

0,2≤Kа.ам.≤3,4Cпдс=0,3·0,5=0,1

0≤KСПАВ≤0Cпдс=0



Раздел 3. Расчёт сооружений механической очистки



Для удаления взвешенных веществ, служат сооружения механической очистки.

Для очистки сточных вод от этих веществ, для данного предприятия, необходимо поставить решётки и песколовки.

Для расчёта сооружений механической очистки необходимо расход смеси, который измеряется в м3/год, перевести в м3/сут

Расчёт решёток.

qср.сек.=4764/86400=0,055(м3/сек)·1000=55 л/с

По таблице из СНиПА, определяем Кдеп.max

50-1,7

100-1,6

50-(-0,1)

45-х

х=-(45·0,1)/50=-0,09

Кдеп.max=1,6-(-0,09)=1,69

qmaxсек=gср.сек· Кдеп.max=0,055·1,69=0,093(м3/сек)

h=0.5м

Vp=1м/с

b=0.016м

S=0.006м

n=(qmaxсек·K3)/b·h· Vp=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·1)=12.21≈13 шт

Вр=0,016·13+14·0,006=0,292 м

Принимаем решётку РМУ-1 с размером 600 мм ×800 мм, в ней ширина между стержнями 0,016 м, толщина стержней 0,006 м. Количество прозоров между стержнями – 21.



Vp==(qmaxсек·K3)/b·h·n=(0.093·1.05)/(0.016·0.5·21)=0.58 м/с

Nпр=Qср.сут/qвод.от=4767/0,4=11918 человек

Vсут=(Nпр·W)/(1000·35)=0.26 м3/сут =·Vсут=750·0,26=195 кг/сут



Расчёт песколовок. Песколовки – тангенсыальные-круглые, т.к. Qср.сут=4764 м3/сут, т.е.<50000 м3/сут

qср.сек=4767/86400=0,055 м3/сут



qmax S=Kдепmax·qср.сек=1,6·0,055=0,088 м3/сут

Д=(qmaxсек·3600)/n·q·S=(088·3600)/2·1·10=1.44 м2



H=Д/2=072 м

НК=√Д2-Н2=1,61 м

Vк=(π∙Д2∙Нк)/3∙4=3,14∙1,442∙0,72)/12=0,39 м3

Nпр=11918 человек

Vос=(11918∙0,02)/1000=0,24 м3/сут

t=Vk/Voc=0.39/0.24=1.625 сут

Расчет аэротенка - смесителя с регенерацией



Применяется для очистки производственных сточных вод со значительными колебаниями состава и расхода стоков с присутствием в них эмульгированных и биологически трудно - окисляемых компонентов

Исходные данные:

qw =198.625 м2/ч

Len =677.9мг/л

Lex =117.8мг/л

 max =650 БПК полн/(г *ч)

Кч=100 БПК полн/(г *ч)

Ко=1,5 мгО 2/Л

 = 2

S = 0.16

аi = 3.5 г/л

Коэффициент рециркуляции равен:

Ri = 3,5/((1000/150)-3,5)=1,1

Средняя скорость окисления:

=(650*117.8*2)/(117.8*2+100*2+1.5*117.8)*(1/(1+2*3.5))=31.26 мгБПКп/(г *ч)

Общий период окисления:



Tatm = (Len-Lex)/(ai(1-S))=(677.9-117.8)/(3.5(1-0.16)650) = 0.29ч



Общий объем аэротенка и регенератора:



Watm+Wr = qw*tatm = 198.625*0.29 = 58.1 м3



Общий объем аэротенка:



Waatm= (Watm+ Wr)_/(1 + (Rr/1+Rr)) = 58.1/(1+(0.3/1+0.3)) = 47.23 м3



Объем регенератора:

Wr = 58.1-47.23 = 10.87 м3

Нагрузка на ил:

qi= 24(Len-Lex)/ai(1-S)tatm = 750

Значение Ii принимаем равным 150 ( приблизительно близкое значение для qi )

Доза ила в аэротенке:

ai = (58.1*3.5)/(47.23+(01/1.1*2)*0.87) = 3.2 г/л

Расчет вторичного вертикального отстойника

Qср.сут = 4767 м3/сут

а = 3,5 г/л

a t = 15 мг/л

Количество отстойников принимаем равным:



q = 4.5*Kset*Hset0.8/(0.1*Ii*aatn)0.5-0.01at = 1.23 м3



Кset для вертикальных отстойников равно 0,35(табл.31 СниП) -коэффициент использования объема,

Hset 3-рабочая глубина (2,7-3,5)



F =qmax.ч/n*q = 176 м2



Диаметр отстойника:



Д = (4*F)/*n) = 8.6 м



Подбор вторичного отстойника:

Номер типового проекта 902-2-168

Отстойник вторичный из сборного железобетона

Диаметр 9м

Строительная высота конической части 5,1 м

Строительная высота цилиндрической части 3м

Пропускная способность при времени отстаивания 1,5ч-111,5 м3/ч



Расчет аэротенка - нитрификатора



q = 4767 м3/сут

Len = 677.9 мг/л

Cnen = 1.7мг/л

Lex = 117.8 мг/л

Cnex = 0.1 мг/л

T = 220C

Co2 = 2 мг/л

PH = 7.8

max = 650 мг БПКп/г*ч

 = 0,14 л/ч

Кt = 65 мг/л

Кo = 0,625 мг/л

По формуле 58 СниП находим :

 = 1*0,78*(2/2+2)*1*1,77*(2/25+2) = 0,051сут-1

Минимальный возраст ила находим по формуле 61 СНиП:

1/ = 1/0,051 = 19,6 сут.

 = 3,7+(864*0,0417)/19,6 = 5,54 мгБПКп/г*ч

Находим концентрацию беззольной части активного ила при Lex = 117,8 мг/л

ai = 41.05 г/л

Продолжительность аэрации сточных вод:

tatm = (677.9-117.8)/(41.05*5.54) = 2.46

Концентрация нитрифицирующего ила в иловой смеси при возрасте ила 19,6 суток определяется по данным таблицы 19 с использованием формулы 56 СНиП:

ain = 1.2*0.055*(1.7-0.1/2.46) = 0.043 г/л

Общая концентрация беззольного ила в иловой смеси аэротенков составляет:

ai+ain = 41.05+0.043 = 41.09 г/л

С учетом 30% зольности доза ила по сухому веществу составит:

a = 41.09/0.7 = 58.7 г/л

Удельный прирост избыточного ила К8 определяется по формуле:

К8= 4,17*57,8*2,46/(677,9-117,8)*19,6 = 0,054 мг/

Суточное количество избыточного ила:

G = 0.054*(677.9-117.8)*4767/1000 = 144.18 кг/сут

Объем аэротенков-нитрификаторов

W = 4767*2.46/24 = 488.62 м3

Расход подаваемого воздуха рассчитывается по формуле

1,1*(Cnen-Cnenex)*4.6 = 8.096

Подбор аэротенка:

Ширина коридора 4м

Рабочая глубина аэротенка 4,5м

Число коридоров 2

Рабочий объем одной секции 864м3

Длина одной секции 24м

Число секций от 2 до 4

Тип аэрации низконапорная

Номер типового проекта 902-2-215/216

Повторный расчет и подбор вторичного отстойника


Расчет адсорбера



Производительность qw= 75000 м3/год или 273 м3/сут

Cen (начальная величина азота ам.) = 271,6 мг/л

Cex = 0.008 мг/л

asbmin = 253*Cex1/2 = 0.71

V = 10 м/ч

tagc = 24ч

Ysbкаж= 0.9

Ysbнас = 0.45

Habs = 2.5м

Ksb = 0.7

D = 3.5

Определяем максимальную сорбционную емкость asbmax в соответствии с изотермой, мг /г:



asbmax =253*Cen1/2 = 131.8



Общая площадь адсорберов, м2 :



Fad = qw/V = 273/24*10 = 1.14



Колличество параллельно и одновременно работающих линий адсорберов при D = 3,5 м, шт



Nadsb = Fads/fags = 1.14*4/3.14*3.5 2 = 0.12



Принимаем к работе 1 адсорбер при скорости фильтрации 10 м/ч



Максимальная доза активированного угля,г/л:

Dsbmax = Cen-Ctx/Ksb*asbmax = 2.94



Доза активного угля выгружаемого из адсорбера:



Dsbmin = Cen-Cex/asbmin=35.5г/л



Ориентировочная высота загрузки, обеспечивающая очистку ,м



H2 = Dsbmax*qw*tads/Fads*Ysb = 204



Ориентировочная высота загрузки, выгружаемая из адсорбера,м



H1=Dsbmin*qw*tads/Fads*Ysbнас=1,57

Htot=H 1+H2+H3=1.57+204+1.57=208



Общее количество последовательно установленных в 1-ой линии адсорберов

Nads=83 шт

Продолжительность работы адсорбционной установки до проскока, ч



t1ads=(2*Cex(H3=H2)*E*(asbmax+Cen))/V*Cen 2=0.28

E=1-0.45/0.9=0.5



Продолжительность работы одного адсорбера до исчерпания емкости, ч



t2ads=2*Cen*Ksb*H1*E*(asbmax+Cen)/V*Cen 2=48.6



Таким образом ,требуемая степень очистки может быть достигнута непрерывной работой одного адсорбера, где работает 10 последовательно установленных адсорберов ,каждый адсорбер работает в течении 48 часов ,отключение одного адсорбера в последовательной цепи на перегрузку производится через каждые 0,3 часа.

Расчет объема загрузки одного адсорбера ,м3



wsb=fads*Hads=96



Расчет сухой массы угля в 1-ом адсорбере ,т



Psb=Wsb*Ysbнас=11



Затраты угля, т /ч



Зsb=Wsbp/t2ads=0.23,что соответствует дозе угля

Dsb=Зsb/qw=0.02



Сооружения для ионообменной очистки сточных вод



Ионообменные установки следует применять для глубокой очистки сточных вод от минеральных и органических ионизированных соединений и их обессоливания. Сточные воды подаваемые на установку, не должны содержать :солей -свыше 3000 мг/л ;взвешенных веществ –свыше 8 мг/л; ХПК не должна превышать 8 мг/л.

Катиониты: Аl2- вх=0,9/20=0,0045мгэкв/л

вых=0,175/20=0,00875мгэкв/л

Аниониты:

Cl- вх=752,6/35=21,5мгэкв/л

вых=75/35=2,15мгэкв/л

SO4 вх=952,6/48=19,8мгэкв/л

вых=40/48=0,83мгэкв/л

Объем катионита



Wкат = 24qw(Cenk-Cexk)/nreg*Ewck=0,000063м3



Рабочая объемная емкость катионита по наимение сорбируемому катиону



Ewck=ak*Egenk-Kion*qk*Cwk=859г*экв/м3



Площадь катионитовых фильтров Fк,м2



Fk=qw/f=1,42



Число катионитовых фильтров :рабочих –два ,резервный один.

Высота слоя загрузки 2,5 метра

Скорость фильтрования 8м/ч

Размер зерен ионита 0,3-0,8

Потери напора в фильтре 5,5 м

Интенсивность подачи воды 3-4 л/(с*м2)

Продолжительность взрыхления 0,25 ч

Регенерацию следует производить 7-10 % растворами кислот (соляной, серной)

Скорость пропуска регенерационного раствора  2 м/ч

Удельный расход ионированной воды составляет 2,5-3 м на 1м3 загрузки фильтра

Объем анионита Wan, м3 определяется анологично объему Wкат и составляет 5,9м3

Площадь фильтрации



Fan=24qw/nreg*tf*f=7,6

где tf -продолжительность работы каждого фильтра и составляет

tf=24/nreg-(t1+t2+t3)=1,8

Регенерацию анионитовых фильтров надлежит производить 4-6% растворами едкого натра, кальцинированной соды или аммиака; удельный расход реагента на регенерацию равен 2,5-3 мг*экв на 1 мг*экв сорбированных анионов.

После ионирования воды предусмотрены фильтры смешанного действия для глубокой очистки воды и регулирования величины pH ионированной воды.




Вывод



В ходе данной курсовой работы, я ознакомилась со сточными водами данного предприятия, с их характеристикой. Рассчитала нормативы сброса сточных вод (СПДС). По этим расчетам были сделаны выводы, от каких веществ необходимо очищать сточные воды данного предприятия. Подобрала схему очистки сточных вод, которая максимально подходит для этих вод, рассчитала сооружения механической очистки, для удаления взвешенных веществ. Также были рассчитаны сооружения биологической и физико-химической очисток. После трех видов очисток вода с предприятия соответствует нормам и ее можно сбрасывать в водный объект.




Список литературы



	Укрупнённые нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности – М: Стройиздат, 1982 г.

	Канализация населённых мест и предприятий. Редактор Самохин В.Н. – М: Стройиздат, 1981 г.

	СНиП 2.04.03-85 “Канализация. Наружные сети и сооружения”.

	Малые реки Украины. Яцик А.В.

	Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное пособие к СНиП – М.: Стройиздат,1980 г.