Реферат: Строение атмосферы, гидросферы и литосферы

Растворенный кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида, в летний период — не ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня для всех водоемов.   

Биохимическая потребность в кислороде. БПКполн при температуре 20 °С не должна превышать 3 мг/л в водо­емах обоих видов. Если в зимний период содержание ра­створенного кислорода в воде водоемов первого и вто­рого вида водопользования снижается соответственно до 6 и 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют ВПК воды.   

Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должна оказывать прямое или косвенное вредное дей­ствие на рыб и водные организмы, служащие кормом для рыб.   

Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем не должна повышаться в лет­ний период более чем на 3°, а в зимний более чем на 5°. Следует учитывать, что с повышением температуры вос­приимчивость организмов к токсичным веществам  увеличивается.

Предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в воде водоемов регламентируются “Санитар­ными  правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений”.

Большое внимание в последние годы уделяется вопро­сам предупреждения и устранения загрязнений прибреж­ных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны  быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в сторону от этих границ.    При использовании прибрежных районов морей в ка­честве приемника производственных сточных вод содер­жание вредных веществ в морях не должно превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточных дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как лечебный, оздоровительный, культурно-бытовой и гигиенический фактор. Правила относятся не к морю вообще, а к только к тем прибрежным его районам, которые предназначены для лечения, отдыха, купания, спортивных мероприятий и находятся в пределах границ населенных пунктов, санаториев, домов отдыха, туристических баз и пр.

Состав и свойства воды поверхностных водоемов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не должны превышать нормативы, изложенные в приложении 1 к “Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами” и в переч­не “Предельно допустимые концентрации (ПДК)  и ори­ентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьево­го и культурно-бытового водопользования” (1983).    

Основы нормирования в санитарной охране водоемов базируются на ПДК отдельных вредных веществ, посту­пающих в водоемы со сточными водами. Практически же в их составе после соответствующей очистки при спуске в водоемы содержатся десятки различных вредных  ве­ществ, совместное присутствие которых может взаимно усиливать вредное воздействие.    

С. Н. Черкинским была предложена методика расчета условий спуска производственных сточных вод при совместном присутствии в них нескольких вредных веществ. В соответствии с этой методикой сумма концентраций всех веществ (нормируемых по одному признаку вредности), выраженных в долях от соответствующих ПДК для каждого вещества в отдельности, не должна превы­шать единицы.   

В соответствии с новыми разработками ПДК и ОБУВ лимитирующий  признак вредности учи­тывается при совместном содержании нескольких вредных веществ в воде. В случае присутствия в воде веществ  1-го и 2-го класса опасности рассчитывается суммарный  показатель (по методике С.Н. Черкинского)  по формуле:

или

,

где С1, С2, …, Сi — концентрации веществ 1-го и 2-го класса опасно­сти в воде водоема;

С1п.д., С2п.д., ..., Сiп.д. — ПДК, установленные для соответствующих  веществ в воде водоема.

   Если при расчете условие формулы не соблюда­ется, то санитарное состояние водоема не удовлетворяет нормативным требованиям и необходимо осуществить мероприятия по повышению эффективности очистки про­изводственных сточных вод перед их спуском в водоем.   

Все расчеты по определению условий спуска сточных вод в водоем следует производить для самых невыгод­ных гидрологических условий:    для незарегулированных рек — на средний расход наиболее маловодного месяца гидрологического года 95%-ной обеспеченности;

для нижних бьефов зарегулированных рек — на  ми­нимальный  гарантированный пропуск гидроузла;   

для озер и водохранилищ — при наименьших уровнях воды в них;   

для морей, озер, водохранилищ — при наиболее неблагоприятном направлении течений к ближайшему пун­кту водопользования.   

Условия спуска сточных вод в водоемы, изложенные в Правилах, распространяются на все объекты канализования независимо от их ведомственной подчиненности.

7. Очистка сточных вод от суспензий и взвесей.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что задан­ные эффективность и надежность работы любого очистного устрой­ства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентра­ций примесей и расходов сточной воды. Например, залповые сбросы отработанных технологических растворов в термических, травильных и гальвани­ческих цехах вызывают существенное увеличение концентрации тя­желых металлов в сточных водах на входе в очистные сооружения. Быстрое таяние снега, а также интенсивные дожди вызывают суще­ственное увеличение расхода поверхностных сточных вод на входе в очистные сооружения.   

Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооруже­ний в указанных случаях  необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этой целью на входе в очист­ные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет кото­рых определяются характеристиками залповых сбросов. Например, методика  расчета усреднителей концентрации примесей, заключа­ющегося в определении объема усреднителя, зависит от значения коэффициента подавления

,

где Сmax — максимальная концентрация примесей в залповых сбро­сах сточной воды;

Сср — средняя концентрация примесей в сточной воде на входе в очистные устройства;

Сд — допустимая концентра­ция примесей в сточной воде, при которой обеспечивается нормаль­ная эксплуатация очистных сооружений.

При  объем усреднителя определяют по формуле

 ,

где  — превышение рас­хода сточных вод при залповом сбросе;

 — продолжительность зал­пового сброса.

При  объем усреднителя определяют по фор­муле

  .

После расчета объема усреднителя выбирают необходимое число секций, исходя из условия

,

где Н — высота секции усреднителя;

=0,0025 м/с — допус­тимая скорость движения сточной воды в усреднителе.   

Существует большое количество способов очистки сточных вод и различные виды их классификации. Выбор необходимых способов при проектировании станций очистки, как правило, основывается на виде и концентрации преобладающих примесей сточных вод, а именно механических (взвешенных), растворенных и органических. В данном вопросе рассматривается очистка сточных вод только от суспензий и взвесей.

Очистка сточных вод от твердых частиц в зависимости от их свойств, концентрации и фракционного состава на предприятиях осуществляется методами процеживания, от­стаивания, отделения твердых частиц в поле действия центробеж­ных сил и фильтрования.   

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — предназначено для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процежива­ние сточных вод осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители.    Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между  ними 5 - 25 мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом 60 - 70° к горизонту. Размеры попереч­ного сечения решеток выбирают из условия минимальных потерь давления потока на решетке. Скорость сточной воды в зазоре меж­ду стержнями решетки не должна превышать значений 0,8 - 1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. Расчет решеток сводится к определению числа зазоров n, ширины решетки B и потерь напора сточной воды на ней по формулам:

,

где QV — объемный расход сточной воды;

b — ширина прозора;

H — глубина коллектора;

 — скорость движения сточной воды в прозорах;

,

где  — толщина стержня;

,

где  — скорость в канале перед решеткой (=0,7 – 0,8 м/с);

k —  коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления решетки в процессе осаждения в ее зазорах примесей сточных вод, принимает­ся равным 2 - 3;

 — коэффициент местного сопротивления решеток;

;

 — коэффициент, характеризующий форму попе­речного сечения стержней решетки: для круглых стержней рав­но 1,79; прямоугольных — 2,42; овальных — 1,83;

 — угол накло­на решетки к горизонту.

При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержании примесей в количествах менее 0,0042 м3/ч допускается ручная очистка. Промышленность выпускает вертикальные решетки марки РММВ-1000, применяемые при ширине и глубине коллектора, равных 1000 мм, а  также  наклонные решетки  марок  МГ98, МГ98, используемые при ширине коллектора, равной 800 (1600) мм, и глубине 1200 (2000) мм. Эти решетки очищают от задерживаемых примесей механически с  помощью  вертикальных (РММВ-1000)  и поворотных граблей. В зависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют на переработку. Однако эта процедура усложняет технологическую схему очистки сточных вод и ухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устранения этих недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающие задержанные приме­си, не извлекая, их из воды. Промышленность выпускает решетки-дробилки марок РД-200 и РД-600 с диаметром барабанов соответ­ственно 200 и 600 мм. Средний размер измельченных ими примесей не превышает 10 мм.   

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твер­дых частиц в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и раз­меры, и осаждение частиц, склонных к коагулированию и изменя­ющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объемной концен­трации осаждающихся  частиц до 1%, что соответствует их массо­вой концентрации не более 2,6кг/м3 (для частиц с =2600 кг/м3).    

Расчет очистных сооружений для отстаивания сточных вод тре­бует определения скорости осаждения (скорости витания) твердых частиц в жидкости. Скорость осаждения  может быть получена решением уравнения Стокса для движения сферической частицы в жидкости с учетом влияния силы гидравлического сопротивления, массовых сил и силы Архимеда:

Это уравнение справедливо для ламинарного режима движе­ния (осаждения) частицы в жидкости. С увеличением размеров час­тиц скорости их осаждения возрастают и ламинарный режим течения нарушается. Для крупных частиц (dч>1мм) скорость осажде­ния определяется по формуле Риттенгера

где k — коэффициент, зависящий от формы и состояния поверхно­сти частиц. Экспериментальные исследования показали, что в зависимости от вида частиц, их формы, размеров и состояния поверхно­сти величина коэффициента k составляет 1,2...2,3.    

Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках и отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка (стоки литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и про­катных  цехов) и т.д. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолиней­ным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые пес­коловки.   

В горизонтальной песколовки с прямолинейным движением сточной воды, вода поступает в песко­ловку через входной патрубок. Оседающие в процессе движения воды твердые частицы скапливаются в шламосборнике и на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выходной патрубок направляется для дальнейшей обработки. Удаление осадка из пес­коловок осуществляют, как правило, ежесуточно. Глубину h1 выби­рают из условия : где — время движения воды в песколовке, составляет обычно 30...100 с. Длину песколовки определяют по формуле , где =0,15...0,3 м/с — скорость движения воды в песколовке; k=1,3...1,7 — коэффициент, учитывающий влия­ние турбулентности и неравномерности скоростей движения сточной воды в песколовке. Ширину  В песколовки  определяют  с учетом реализации заданного расхода сточных вод (Q); , где n — число секций в песколовке.   

Расчет вертикальных песколовок заключается в определении требуемой ее глубины  в предположении , где =0,03...0,04 м/с — вертикальная составляющая скорости движения воды; время пребывания сточной воды в песколовке для практиче­ских расчетов принимают 120 с.   

Для разделения твердых частиц по фракционному составу или по плотности применяют аэрируемые песколовки, в состав которых входят входная труба, воздуховод, воздухораспредели­тели, выходная труба, шламосборник с отверстием для уда­ления шлама. Крупные фракции осаждаются, как и в горизонталь­ных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с помощью скребковых механизмов удаляются с поверхности. Длина таких песколовок . Время пребывания сточ­ной воды в песколовке составляет   30...90 с, =0,l...0,2 м/с, удель­ный расход аэрируемого воздуха 0,00083...0,0014 м3/(м2*с).    

Отстойники использу­ют для выделения из сточных вод твердых час­тиц  размером менее 0,25 мм. По направлению дви­жения сточной воды в отстойниках последние делят на горизон­тальные, вертикальные, радиальные и комбинированные.   

При расчете отстойников определяют его длину и высоту. Суще­ствует несколько методов расчета длины отстойников, отличающих­ся физической моделью течения жидкости в нем с учетом завихре­ний жидкости, осаждения частиц и т.п.

Расчетная схема горизонтального отстойника, предложенная А. И. Жуковым. Здесь отстойник по длине разбит на три зоны: в первой зоне длиной l1 наблюдается неравномерное распределение скоростей по глубине потока. Длина этой зоны , где ho — высота движущегося слоя в начале отстойника, принима­ется равной 0,25 Н; k= (0,018 - 0,02). Во второй зоне длиной l2 скорость потока считается постоянной. При движении в этой зоне большая часть частиц загрязнений долж­на осесть в иловую часть отстойника, поэтому , где h1 — максимально возможная высота подъема частицы в первой зоне. В третьей зоне длиной l3 скорость потока увеличивается, и ус­ловия осаждения частиц ухудшаются. Длина этой зоны определя­ется по формуле , где  — угол сужения потока жидко­сти в выходной части отстойника, принимается равным 25 - 30°.    

Для расчета длины отстойника L=l1+l2+l3 должны быть за­даны: расход сточной воды и геометрические размеры поперечно­го сечения отстойника.

Схема вертикального отстойника. В нем очищаемая сточная вода поступает по трубопроводу в кольцевую зону, образованную цилиндрической перегородкой и корпусом отстойника. В процессе вертикального движения сточ­ная вода встречает на своем пути отражательное кольцо, направ­ляющее поток воды во внутреннюю полость перегородки, а твер­дые частицы оседают в шламосборник. Очищенная сточная вода поступает в кольцевой водосборник и через трубопровод выво­дится из отстойника. Осадок, скапливающийся в шламосборнике, периодически удаляется из него через трубопровод. При заданном расходе очищаемой сточной воды геометрические размеры отстой­ника выбирают таким образом, чтобы скорость движения сточной воды  в кольцевой зоне не превышала скорость оседания твердых частиц в воде. Вертикальные отстойники используют для выделе­ния окалины из сточных вод кузнечно-прессовых и  прокатных цехов.   

Широкое применение для очистки производственных сточных вод на больших заводах находят радиальные отстойники, обладающие  высокой  производительностью. Очищаемая сточная вода по входному патрубку с расширяющимся диаметром сечения на выходе поступает в отстойник и движется в радиальном направлении. Увеличение выходного диаметра патрубка обеспечи­вает при заданном расходе уменьшение скорости истечения сточ­ной воды из трубопровода и, следовательно, увеличение вероятно­сти ламинарного осаждения твердых частиц в отстойнике. Очищен­ная сточная вода по отводящим трубопроводам направляется для дальнейшей обработки, а шлам направляется в шламосборник вращающимся скребком и через канал периодически удаляется из отстойника. Диаметр отстойника рассчитывают по скорости осаждения наиболее мелких твердых частиц , за­держиваемых в отстойнике . На промышленных предприятиях используют радиальные отстойники  конструкции ВНИИ ВОДГЕО производительностью 0,2...0,362 м3/с.    

Отделение твердых примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центри­фугах.    Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Преимущества открытых гидроциклонов перед напорны­ми — большая производительность и малые потери напора, не пре­вышающие 0,5кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от характеристик примесей (вида материала, размеров и формы частиц и др.), а также от конструк­ционных и геометрических характеристик самого гидроциклона.   

Схема открытого гидроциклона. Он состоит из входного патрубка, кольцевого водослива, трубы для отвода очищенной воды и шламоотводящей трубы. Кроме ука­занной схемы известны гидроциклоны  с нижним отводом очи­щенной воды и циклоны с внутренней цилиндрической  перего­родкой.   

Производительность открытого гидроциклона QV=0.785*qD2,

где D — диаметр цилиндрической части гидроциклона;

q — удель­ный расход воды, определяемый по формуле ; для откры­тых гидроциклонов с внутренней  цилиндрической  перегородкой .   

При проектировании открытых гидроциклонов рекомендуются следующие  значения геометрических характеристик: D=2...l0 м; высота цилиндрической части H=D; диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), при двух входных отверстиях d=0,0707D; угол конической части =60°.    

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5