Экология. Практическая работа 3 Вариант 7 По дисциплине Экология
 Скачать 88.49 Kb.
|
|
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ  МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра геоэкологии Практическая работа № 3 Вариант 7
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2022 Цель работы Оценка требуемой очистки сточных вод (СВ) которая позволяет сделать обоснованный выбор типа и мощности очистных сооружений, вариантов размещения оголовков выпуска (у берега или в стрежень) и их конструктивных особенностей. По исходным данным (таблица 1.1) рассчитать концентрации заданного загрязняющего вещества  в расчетном створе водного объекта с учетом кратности начального разбавления  и основного разбавления  для способов выпуска сточных вод у берега и в стрежень (при условии сосредоточенного выпуска). Сравнить два рассмотренных способа выпуска между собой. Рассчитать фактический сброс вещества в водный объект. Сравнить полученное значение концентрации вещества с учетом фоновой концентрации  с предельно-допустимой концентрацией для заданного вида водопользования (ПДК для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового вида водопользования). При нарушении норматива качества воды произвести расчет требуемой степени очистки сточных вод  . Используя открытые источники информации произвести поиск метода, способа или конструкции аппарата, позволяющего производить очистку сточных вод от заданного загрязняющего вещества при заданном расходе сточных вод q. Рассчитать нормативно-допустимый сброс НДС по начальным условиям выпуска сточных вод. Промышленное предприятие через очистные сооружения сбрасывает сточные воды в водный объект (рисунок 1)  Рисунок 1 - Ситуационная схема для расчета условий сброса сточных вод: ПП – промышленное предприятие; ОС – очистные сооружения; О-О – нулевой створ (сечение, в которое производится сброс сточных вод); I-I – расчетный (контрольный) створ (сечение, начиная с которого воды водного объекта должны отвечать санитарным требованиям для установленного вида водопользования, то есть концентрации загрязняющих веществ с учетом фоновых конценраций не должны превышать установленные ПДК);  - концентрация загрязняющих веществ в сточной воде, подлежащей сбросу, мг/л; - фоновая концентрация загрязняющих веществ в воде водного объекта, мг/л; - концентрация загрязняющих веществ в расчетном створе, мг/л.Для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового вида водопользования и рыбохозяйственного вида водопользования расчетный (контрольный) створ располагается в 500 м от нулевого створа по фарватеру. В случае если фоновая концентрация в водном объекте превышает установленный ПДК или сброс в водный объект осуществляется на территории города, расчетный (контрольный) створ устанавливается в месте выпуска сточных вод, а нормативы качества воды водного объекта применяются к сточной воде.Участок водоема от места выпуска стоков условно делят на зоны: 1) зона начального разбавления, в которой разбавление достигается на счет разности скорости истечения стоков (  ) и течения воды в водном объекте ( ); 2) основного разбавления, в которой разбавления стоков идет за счет турбулентной диффузии в воде водного объекта; 3) зона самоочищения, которая в данной расчетной работе не учитывается. В простом случае общая красность разбавления может быть также представлена следующим образом: В простом случае общая красность разбавления может быть также представлена следующим образом:  где  - минимальный расход воды в сечении водного объекта,  ,  - максимальный расход сточных вод, .Исходные данные
q – расход сточных вод, .Q – минимальный расход воды в водном объекте, м3/с.  скорость истечения стоков  скорость течения воды в водном объекте  - средняя глубина водного объекта на рассматриваемом участке, м. - расстояние между нулевым и расчетным створом, отложенное по прямой, м. коэффициенте шероховатости ложа водного объекта - концентрация загрязняющих веществ в расчетном створе, мг/л. - концентрация загрязняющих веществ в сточной воде, подлежащей сбросу, мг/л; предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, Расчетная часть Безразмерный коэффициент m рассчитывается по формуле:  где  и  - плотности воды в водном объекте и сточной воды, принимаемые обычно равными единице.Диаметр выпуска рассчитывается по формуле:  где  - количество оголовков выпуска равное 1, – расход сточных вод, .Величина  рассчитывается по формуле: 0,0093 Диаметр загрязненного пятна d в граничном слое начального разбавления рассчитывается по формуле:  Кратность начального разбавления рассчитывается по нормативному методу Лапшева по формуле: При наличии данных о коэффициенте шероховатости ложа водного объекта  применяется формула Павловского: Коэффициент турбулентной диффузии D может быть рассчитан по формуле Караушева:  где g – ускорение свободного падения, - средняя глубина водного объекта на рассматриваемом участке, м, С – коэффициент Шези, М – параметр, зависящий от С и равный M=0,7*C+6. 39000 - коэффициент извилистости русла водного объекта на рассматриваемом участке рассчитывается по формуле: где - расстояние между нулевым и расчетным створом, отложенное по прямой, м. L_ф - расстояние от нулевого до расчетного створа по фарватеру, м. - расход смеси сточных вод и воды водного объекта в пограничном сечении зоны начального разбавления рассчитывается по формуле:  – коэффициенты, учитывающие гидрологические особенности водного объекта для двух различных способов выпуска сточных вод (выпуск у берега и в стрежень), которые рассчитываются по формуле:  где  - коэффициент, зависящий от способа выпуска сточных вод:  при выпуске у берега,  при выпуске в стрежень (линию наибольшей скорости течения) водного объекта, - коэффициент извилистости русла водного объекта на рассматриваемом участке, D – коэффициент турбулентной диффузии. Найдём безразмерные коэффициенты  для способа выброса сточных вод у берега и в стрежень соответственно по формуле: где e – основание натурального логарифма;  - коэффициент, учитывающий гидрологические особенности водного объекта; - расстояние от нулевого до расчетного створа по фарватеру, которое устанавливается нормативно 500 м, м; - расход смеси сточных вод и воды водного объекта в пограничном сечении зоны начального разбавления, м3/с. Рассчитаем для двух различных способов выброса сточных вод:  Рассчитаем коэффициент смешения  для двух случаев выбросы вод, где  коэффициент смешивания для выброса у берега и  коэффициент смешивания для выброса в стрежень, который показывает какая часть расхода воды в водном объекте смешивается со сточными водами в максимально-загрязненной струе расчетного створа и рассчитывается по формуле:  Кратность основного разбавления рассчитывается по нормативному методу Фролова-Родзиллера по формуле: Где q – максимальный расход сточных вод, м3/с; Q – минимальный расход воды в водном объекте, м3/с; - коэффициент смешения.Рассчитаем  для двух разных способов выброса сточных вод  у берега и в стрежень соответственно:  Общая кратность разбавления сточных вод для выброса у берега  и выброса в стрежень в водном объекте двух случаев определяется, как произведение кратности начального разбавления и кратности основного разбавления по формуле:  Найдём - концентрация загрязняющих веществ в расчетном створе (мг/л) для двух разных способов сброса сточных вод (у берега ( ; в стрежень ( ),определяется по формуле:  Найдём  - допустимая концентрация загрязняющего вещества в сточной воде (мг/дм3), где  , а  для выброса сточных вод в стрежень, для двух различных вариантов определяется по формуле:  При проектировании выпусков сточных вод рассчитывается нормативно-допустимый сброс НДС (г/с), который показывает, какая масса загрязняющего вещества может быть сброшена в единицу времени в водный объект при условии соблюдения нормативов качества воды в расчетном створе водного объекта, рассчитывается по формуле:   Фактический сброс загрязняющих веществ ФС (г/с) и определяется по формуле:  Так как  и , то рассчитывается требуемая степень очистки сточных вод для выброса у берега  и выброса в стрежень  определяется по формуле:   Требуется подобрать метод очистки сточных вод, который улучшит степень очистки на 94,1 %. Тогда фактический сброс не будет превышать предельно-допустимый сброс. Отчистка сточных вод методом коагуляции Коагулированием называется процесс обработки воды химическими реактивами, приводящий к агрегации частиц присутствующих в воде примесей, в результате чего образуются относительно крупные хлопья, легко выделяющиеся из водной среды. При очистке промышленных сточных вод коагулирование может с успехом применятся как для интенсификации процесса механической очистки от тонкодисперсной взвеси, так и для обесцвечивания сточных вод, содержащих окрашенные высокомолекулярные вещества. В качестве коагулянтов применяются гидролизующиеся минеральные соли многовалентных катионов. Эффект коагулирования обусловлен воздействием коагулянта на нерастворимые примеси (коллоидные и грубодисперсные частицы), от которых зависит в основном мутность и цветность воды. При добавке в воду коагулянта, происходит диссоциация реагента с последующим гидролизом металла. Cu2+ + KOH → Cu(OH)+ + H+ Cu(OH)+ + KOH → Cu(OH)2 + H+ Образующийся гидроксид металла является коллоидом, малорастворимым веществом. Коллоиды коагулируют, образуя микрохлопья. Данный кратковременный процесс происходит в смесителях, и этим заканчивается первая фаза коагуляции. Во второй фазе, которая в свободном объеме воды может длится до 60 мин, происходит коагуляция микрохлопьев. При этом микрохлопья адсорбируют на свою поверхность загрязняющие воду коллоидные частицы и могут сами адсорбироваться на поверхность грубодисперсных примесей (взвешенных веществ). Процесс происходит в камерах хлопьеобразования в условиях умеренного перемешивания воды и заканчивается образованием крупных хлопьев. Устранение хлопьев из воды происходит в отстойниках или флотационных установках. Коагуляционная установка ПВО-КГ-1200 служит для отделения взвешенных веществ, нерастворимых примесей, таких как песок, железо 3+ и дргуие (в том числе медь 2+). методом коагулирования и дальнейшего отстаивания. Степень отчистки выбранной установки по ИТМ (ионы тяжелых металлов) составляет от 97 до 99 %, что удовлетворяет условиям задачи. Производительность установки составляет  производительность по условиям задачи составляет   Количество установок необходимых для удовлетворения условия по производительности равно шести Рисунок 2. Схема установки коагуляционной очистки ПВО-КГ-1200 Вывод В работе произведена оценка требуемой очистки сточных вод при выбросе в стрежень и у берега. При расчёте двух различных выбросов выявлено, что выброс в стрежень является более эффективным способом, связанно это с интенсивностью замешивания сточных вод при сбросе, на это указывают коэффициенты смешивания   Концентрация загрязняющих веществ в расчетном створе получилась равной   Допустимая концентрация загрязняющего вещества в сточной воде   Так как фактический сброс ФС=  оказался больше предельно допустимого сброса при выбросе сточных вод у берега  и при выбросе в стрежень  , необходимо применить метод очистки сточных вод от соединений меди, который будет обеспечивать очистку не менее 94 %. Для этих целей был описан метод коагуляции и выбрана секция из 6 установок ПВО-КГ-1200. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, м/с
,
,