Методичка: Оценка вредных производственных факторов

Нормативы качества водных объектов, предназначенных для рыбохозяйственного использования устанавливаются применительно к двум категориям: водные объекты предназначены для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих особой чувствительностью к кислороду - I категория; водные объекты предназначены для других рыбохозяйственных целей - II категoрия.

При оценке содержания вредных веществ учитывается наличие веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности (ЛПВ). В случае присутствия в воде веществ с одинаковым ЛПВ, допустимая концентрация определяется из условия, что сумма относительных концентраций не должна превышать единицу:

(1)

где C_1,,…,C_n - концентрации ингредиентов, относящихся к одному ЛПВ; ПДК ₁ ПДК_n - предельно допустимые концентрации этих веществ.

2. Определение необходимой степени очистки производственных сточных вод

Для правильного определения необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, в каждом случае нужно иметь подробные данные об их количестве и составе, а также данные детальных обследований водоема, характеризующие местные гидрологические и санитарные условия.

Расчет степени очистки сточных вод по взвешенным веществам. Допустимая концентрация взвешенных веществ в очищенных сточных водах перед сбросом в водоем (m, мг/л) определяется из уравнения

aQb + qm = (aQ + q)(p + b), (2.1)

m = p(aQ/q + 1) + b, (2.2)

где m - допустимое содержание взвешенных веществ в спускаемых сточных водах, мг/л;

b - содержание взвешенных веществ в воде водоема до спуска сточных вод, мг/л;

p - допустимое по санитарным нормам увеличение взвешенных веществ в водоеме после спуска стоков, мг/л;

Q - расход воды в водоеме, л/с;

q - расход воды сточных вод, поступающих в водоем, л/с;

a - коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме смешивается со сточными водами в расчетном створе.

Коэффициент смешения a определяют по следующей формуле:

(2.3)

где е - основание натуральных логарифмов;

L - расстояние от створа выпуска сточных вод до ближайшего пункта водопользования по течению реки, м;

- коэффициент, учитывающий гидравлические факторы в реке.

Коэффициент определяется по формуле:

(2.4)

- коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния от места выпуска сточных вод до расчетного створа по фарватеру L_ф и расстоянию между этими пунктами по прямой L_пр:

= L_ф/L_пр, (2.5)

- коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод: при выпуске у берега = 1, при выпуске в фарватер = 1,5.

D - коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент D определяется по формуле:

D = V_cpH_cp/200, (2.6)

где V_cp - средняя скорость течения реки, м/с;

H_{cp -} средняя глубина реки, м.

Степень необходимой очистки (, %) по взвешенным веществам определяется по формуле:

= 100(C - m)/C, (2.7)

где С - содержание взвешенных частиц в сточных водах до очистки, мг/л.

Расчет степени очистки сточных вод по содержанию вредных веществ. Необходимая степень очистки сточных вод определяется применительно к общесанитарным и органолептическим показателям вредности и к каждому из нормативных показателей загрязнения.

Расчеты по определению необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, производят по количеству взвешенных веществ, по допустимой БПК в смеси речной воды и сточных вод, по потреблению сточными водами растворенного кислорода, по температуре воды, окраске, запаху и солевому составу, по ПДК токсичных примесей и других вредных веществ, а также по изменению активной реакции воды водоема.

Взаимосвязь между санитарными требованиями к условиям спуска сточных вод в водоемы (соответствие состава и свойств воды водоема, используемого для водопользования, установленным нормативам) и необходимой степенью очистки сточных вод перед спуском их в водоем в общем виде выражается формулой:

, (2.7)

где С_ст - концентрация загрязнения (вредного вещества) сточных вод, при которой не будут превышены допустимые пределы (расчетный показатель состава и свойств воды в соответствии с санитарными требованиями);

С_р - концентрация этого же вида загрязнения (вредного вещества) в воде водоема выше места выпуска рассматриваемого стока,

С_п.д - предельно допустимое содержание загрязнения (вредного вещества) в воде водоема;

а - коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме смешивается со сточными водами в расчетном створе;

Q - расход воды в водоеме;

q - расход сточных вод, поступающих в водоем.

Преобразуя формулу (2.7), получим значение С_cт, т. е. концентрацию загрязнения (вредного вещества) в сточных водах, которая должна быть достигнута в результате их очистки и обезвреживания:

(2.8)

Расчетные створы ближайших пунктов водопользования устанавливаются органами Государственного надзора с учетом перспектив использования водоема.

Определение, необходимой степени очистки по БПК_полн. Биохимическая потребность в кислороде (БПК) - это количество растворенного в воде кислорода, израсходованное в определенный промежуток времени на аэрофобное (с доступом кислорода) биохимическое окисление бактериями и микроорганизмами нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПК определяют для различных отрезков времени, например, за 5 суток (БПК ₅), за 20 суток (БПК ₂₀), а также независимо от времени - на полное окисление органики (БПК_полн).

В основу расчета положено изменение степени загрязненности путем разбавления сточных вод водоема, а также за счет биохимических процессов самоочищения сточных вод от органических веществ.

Баланс БПК смеси речной и сточной воды в расчетном створе (без учета реаэрации) выражается уравнением

(2.9)

где L_ст - БПК_полн сточной воды, которая должна быть достигнута в процессе очистки, L_р - БПКполн речной воды до места спуска сточных вод, L_п.д - предельно допустимая БПК_полн смеси речной и сточной воды в расчетном створе, k_ст и k_р - константы скорости потребления кислорода соответственно сточной и речной водой; t - продолжительность перемещения воды от места спуска сточных вод до расчетного пункта, сут, равная отношению расстояния по фарватеру от места спуска сточных вод до расчетного пункта L_ср к средней скорости течения воды в реке на данном участке v_cp.

Отсюда:

(2.10)

Если фактическая БПК_полн подлежащей сбросу сточной воды L_a > L_ст, то вода до выпуска в водоем должна быть очищена. Необходимая степень очистки , %, определяется выражением:

(2.11)

Константа k_р имеет различные значения в зависимости от температуры воды:

Т ⁰С 0 5 10 15 20 25 30

k_р 0,04 0,05 0,063 0,08 0,1 0,126 0,158

Константу скорости потребления кислорода k_ст следует либо определять на основе литературных данных и аналогичных показателей для родственных предприятий, либо проводить специальные исследования. По полученным данным строится кривая потребления кислорода, на основании которой и рассчитывается k_ст.

Расчет степени очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода. В воде водоема после смешения с ней сточных вод количество растворенного кислорода не должно быть менее 4 мг/л (для водоемов питьевого и культурно-бытового вида водопользования).

Если в расчетном створе окажется, что содержание растворенного кислорода больше или равно нормированному, то во всех остальных створах по течению воды его содержание будет большим. При расчете принимается, что если концентрация содержащегося в воде растворенного кислорода не станет ниже 4 мг/л в течение первых двух суток, то снижения в дальнейшем не произойдет. Поскольку растворенный кислород в основном идет на снижения БПК, то при расчете это значение определяется в сбрасываемых сточных водах. Допустимая концентрация по растворенному кислороду (БПК) в очищенных сточных водах находится по формуле:

L_cm = Q(Q_p - 0,4L_p - 4)/0,4q - 4/0,4, (2.12)

где Q_p - содержание растворенного кислорода в речной воде до места выпуска сточных вод, мг/л;

L_p, L_cm - БПК_полн соответственно речной и сточной воды, мг/л;

0,4 - коэффициент для пересчета БПК_полн в двухсуточное значение;

4 - минимальная концентрация кислорода в воде.

Если полученная величина L_cm меньше фактического значения БПК_полн в сточных водах (L^ф_cm, мг/л), то последние должны быть очищены до концентрации органических загрязнителей по БПК_полн, равной концентрации L_cm. Степень очистки рассчитывается по формуле:

= 100(L^ф_cm - L_cm)/L_cm,(2.13)

где L^ф_cm - фактическое значение БПК_полн в сточных водах, мг/л.

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

(2.14)

где T_ст - максимальная температура сточных вод, при которой соблюдается санитарное требование относительно температуры воды в расчетном створе; T_р - максимальная температура воды водоема до места выпуска сточных вод в летнее время, T_д - допустимое повышение (не более чем на 3°С) температуры воды водоема.

Полученные в результате расчетов Сⁱ_cm по каждому загрязняющему веществу и необходимая степень очистки сточных вод по вредным являются основой для выбора технологии очистки сточных вод и выбора аппаратов для очистки стоков по их эффективности и нагрузке.

3. Задание на работу

Оценить соответствие состава и свойств сбрасываемых сточных вод нормативным требованиям и рассчитать, при необходимости, степень очистки стоков. Параметры сточных вод для расчета принимаются по варианту, указанному преподавателем (Приложение 1).

Расчет должен включать определение допустимых значений концентрации взвешенных веществ, концентрации вредных веществ и БПК_полн по растворенному в воде кислороду в спускаемых сточных водах.

Если фактические значения указанных величин превышают допустимые, то рассчитать необходимую степень очистки сточных вод по этим величинам.

Рекомендованная литература

1. ГОСТ 17.1.1.01-77(СТ СЭВ 3544-82). Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения.

2. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

3. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды: Учебное пособие для инженера-эколога/Под ред. А.Ф. Порядина и А.Д. Хованского. - М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский Дом "Прибой", 1996. - 350 с.

4. Яковлев С. В. и др. Водоотводящие системы промышленных предприятий: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1990. - 511.

Приложение 1

Варианты заданий