Одной из важнейших проблем охраны окружающей среды является снижение загрязнения водоемов поступающими в них промышленными сточными водами машиностроения. Сброс сточных вод с большим содержанием загрязнений приводит к тому, что отдельные участки, а иногда водоем в целом не могут быть источником водопотребления или существенно повышается стоимость очистки воды из данного источника.
Для расчета требуемой степени очистки сточных вод и выбора технологического оборудования необходимо знать источники образования, виды и концентрации загрязнений сточных вод.Бытовые сточные воды, образующиеся на предприятии, направляются для очистки на районные (городские) станции очистки бытовых сточных вод. Эти сточные воды поддаются почти полному биологическому разрушению, так как все примеси, содержащиеся в воде, имеют органическую природу (органического происхождения). Примеси в сточных водах 1 -у 1 категорий могут не разрушаться биологическим путем. В большинстве случаев загрязненные примесями органического и неорганического (минерального) происхождения ,производственные сточные воды являются ядами для микроорганизмов, поэтому их должна осуществляться раздельно от бытовых стоков. За качественный состав этих стоков полностью ответственно предприятие. Сбор и обработка их вместе недопустимы.
Пример. Определить объем дождевых сточных вод на территории предприятия площадью 80000 м2, расположенного в г. Уфе.Известно, что 70% территории предприятия составляют кровля и асфальто-бетонные покрытия, а технологические процессы предприятия при кратковременном переполнении дождевой канализационной сети не нарушается ( вариант 25, приложение 1 ).
При известных составе загрязнений и расходах сточных вод требуемая кратность их разбавления в основном зависит от геометрических размеров водоема, скорости и направления движения в нем воды.С,и С - концентрация загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска сточных вод.
Минимальный ежемесячный расход реки (95%-ной обеспеченности) <3В=120 м3/с; средняя скорость потока Уп =0,35 м/с; средняя глубина Н=3 м. Коэффициент Шези Сш=42 м0,5 / с (вариант 1, приложение 2).
Рассмотренный выше метод не учитывает поперечных составляющих скорости течения воды в извилистых руслах, которые могут значительно ускорить процесс перемешивания сточных вод. Это объясняется тем, что такие течения имеют место из областей с высокими концентрациями загрязняющих веществ в области с меньшими концентрациями и наоборот.
Условия смешения сточных вод с водами водохранилищ и озер значительно отличаются от условий смешения в реках.Степень загрязнения водоемов интенсивно уменьшаются на незначительном удалении от места сброса сточных вод, однако полное перемешивание сточной воды с объемом воды в озере происходит на очень больших расстояниях от места сброса.
Определение необходимой степени очистки сточных вод проводят в зависимости от преобладающего состава загрязнений при известной кратности разбавления (смешение сточной воды).
Сдо,Г - предельно допустимая концентрация (ПДК) взвешенных веществ в водоемах, г/м3.
Следует отметить, что С ?011- допустимые по нормативам увеличения содержания вредных веществ в воде водоема после спуска сточных вод -определяются перечнем ПДК.Участок водоема в расчетном створе предназначен для рыбохозяйственных целей, поэтому параметры воды должны отвечать таким требованиям : ¿„‘”=0,00075 кг/м3; 1 =0,002 кг/м3.
Как было сказано выше, в первом разделе, в сточных водах машиностроительных предприятий содержится довольно большое количество различных органических и нерганических (минеральных) соединений, которые оказывают очень вредное действие на окружающую среду.
Как было выше описано, в сточных водах, образующихся на стадиях металлообработки, таких как гальваническое производство, полирование и травление, содержатся редкоземельные и драгоценные цветные металлы (цинк, медь, никель, хром, олово, серебро и др.). Сброс этих стоков, даже после их нейтрализации, в природные водоемы способствует отравлению водной среды. Процессы загрязнения, обмеления рек, нарушения биохимического равновесия носят необратимый характер и создается экологическая опасность.
Широко применяется на практике метод очистки производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов -водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма). Главенствующая роль в этом сообществе принадлежит бактериям, число которых варьирует от 10е до 1014 клеток на 1 г сухой биологической массы (биомассы). Число родов бактерий может достигать 5-10, число видов - нескольких десятков и даже сотен.
Примеры и задачи в книге: Павлов К. Ф., Романов П. Г., Носков А. А.. Курс по процессам и аппаратам. -Л.: Госхимиздат, 1961. -573 с.Нейтрализация сточных вод машиностроительных предприятий предназначена, как правило, для выделения из них ионов тяжелых металлов, кислот и их солей. При этом в качестве реагентов используют вещества щелочного характера, обычно известь. Применяемые реагенты должны способствовать образованию легко фильтрующихся осадков. Виды нейтрализаторов сточных вод выбирают в зависимости от объема и состава преобладающих загрязнений стоков. Кроме того, нейтрализация сточных вод необходима для предотвращения коррозии трубопроводов канализационных сооружений.
Среди известных методов химической нейтрализации сточных вод, содержащих цианистые соединения, техническое применение нашли лишь немногие.Самый старый метод основан на выделении ионов СЬГ в виде труднорастворимой комплексной соли, образующейся в основной среде в присутствии Ре2+.
В процессе производства и применения красителей часть их попадает в сточные воды. Сброс таких вод в водоемы без предварительной очистки недопустим, т. к. это ведет к нарушению кислородного режима водоема, изменению органолептических, свойств воды. В связи с этим проблема очистки сточных вод от красителей является весьма актуальной.
Термические методы обезвреживания сточных вод можно считать крайней мерой, которую применяют только в случае, когда другие методы очистки неэффективны. Это в цервую очередь относится к сточным водам, содержащим такие токсические соединения, как фенол, формальдегид, фталевый ангидрид, акролеин и им подобные вещества, являющиеся компонентами смол, полимерных и лакокрасочных материалов и трудно поддающиеся известным в настоящее время методам нейтрализации. Высокая их токсичность обусловливает использование термического обезвреживания в печах циклонного типа.
Объем и качество потребляемой в технологическом процессе воды и состав отводимых в открытые водоемы сточных вод зависят от особенности технологии производства, вида выпускаемой продукции, уровня технического оснащения предприятий, а также очистных сооружений и установок.
Определение экономической эффективности различных способов очистки промышленных сточных вод можно проводить с использованием показа геля количества снятых загрязнителей. Это позволяет одновременно учитывать количество и качество очищаемых сточных вод, а также величину затрат, необходимых доя достижения максимально возможного эффекта обезвреживания сточных вод.
В качестве критерия для сравнения вредности используются утвержденные нормы ПДК различных загрязняющих компонентов.П - прибыль от реализуемых продуктов, руб.К - номер водохозяйственного участка, в который поступают сбрасываемые сточные воды; п - индекс загрязняющего вещества (п = 1,2,3,...,К); т - масса годового п-го загрязняющего вещества, сбрасываемого рассматриваемым источником загрязнения.
Пример 1. Рассчитать экономическую эффективность комплекса водоохранных мероприятий. Необходимо дать оценку очистки сточных вод по двум вариантам Исходные данные.Объем сточных вод, подлежащих очистке двух типов, по 45 млн. м3/год.
Предлагаемый материал представляет собой различного рода технологии, связанные с подготовкой воды питьевого и технического назначения, очисткой стоков от производств различных отраслей промышленности, а также доочисткой и обеззараживанием сбрасываемых хозяйственно-бытовых сточных вод в водоемы. Описанные технологии являются результатом работы ученых и специалистов, занимающихся этим в самых различных отраслях науки и производства. Большинство приводимых здесь технологий являются уникальными и признанными за рубежом, все они запатентованы в России, а некоторые имеют патентную защиту за границей.
Осветление высокомутных вод (рис. 7.1). Установка предназначена для обработки вод любой мутности. В напорном варианте она предусматривает предварительное осветление исходной воды в водозаборе--осветлитеяе на понтоне, где извлекается до 70 % взвеси, далее следует сетчатый фильтр грубой очистки, затем ввод в вихревую камеру хлопье-образования. Далее из тонкослойного отстойника вода поступает на скорый фильтр, после чего она аккумулируется в баке водонапорной башни.
Основными конструктивными элементами установки являются аэробный и анаэробный биореакторы, а также комплекс оборудования, предназначенного для приготовления раствора биогенных добавок и обеспечения аэробного биореактора воздухом.
Новое поколение фильтров, предназначенных для комплексной очистки воды от вредных примесей, посторонних взвесей и запахов, в том числе и от токсичных металлов, снижает их исходное содержание в 5 - 20 раз.
Ровс = 1.293 кг/м3 -плотность смеси принята по воздуху.Пример 3. Определить порядок реакции и рассчитать скорость окисления цианидов гипохлоритом натрия при разных pH, если исходная концентрация цианид-иона 300 мг/л.
Целью курса является воспитание у студентов экологически правильного мировоззрения - осознания экологических проблем и опасностей и возможных путей их устранения. Студенты должны знать основные положения общей экологии, фундаментальные законы, действующие в природе, а также принципы, лежащие в основе изменения окружающей среды, уметь анализировать факторы воздействия на окружающую среду в современных условиях.