Расчет необходимой степени очистки сточных вод. Формула эффективность очистки сточных вод

Сорбция – это процесс поглощения вещества из окружающей среды твёрдым телом или жидкостью, называемым сорбентами. Поглощённое вещество называется сорбатом. При абсорбции вещества процесс поглощения абсорбата происходит во всём объёме жидкости.

Сорбционная очистка используется для сточных вод, загрязнённых ароматическими соединениями, слабыми электролитами, красителями, непредельными соединениями, гидрофобными алифатическими соединениями. Данный метод позволяет извлекать из сточных вод ценные компоненты с их дальнейшей утилизацией, а очищенную воду использовать в системе оборотного водоснабжения.

Сорбционная очистка используется для обработки сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической и других отраслей.

В качестве сорбентов используются: активированный уголь, силикагель, алюмогель, зола, коксовая мелочь, торф, шлаки, активные глины. Эти вещества обладают очень высокой пористостью.

Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объёма или массы

(кг/м3 или кг/кг).

Процесс сорбции может осуществляться как в статическом, так и в динамическом режимах.

В статическом режиме частицы жидкости и сорбента движутся совместно в потоке (например, в аппаратах с перемешиванием жидкости), а в динамическом режиме жидкость перемещается относительно неподвижного сорбента (фильтры).

Поэтому различают две ёмкости сорбента: статическую и динамическую. Статическая ёмкость или активность сорбента – это максимальное количество вещества, поглощённого единицей объёма или массы сорбента к моменту достижения равновесия при постоянной температуре жидкости и начальной концентрации вещества. Динамическая активность сорбента характеризуется максимальным количеством вещества, поглощённого единицей объёма или массы сорбента до момента появления сорбируемого вещества в фильтрате при пропуске сточной воды через слой сорбента (фильтра).

Динамическая активность в промышленных адсорберах обычно составляет 45 90% от равновесного значения.

Для определения количества поглощённого при очистке воды загрязняющего вещества, характеризующего адсорбционные свойства сорбента, используются изотермы сорбции, описываемые уравнениями Ленгмюра или Фрейндлиха.

Так, для случая сорбции из слабоконцентрированного раствора сточных вод уравнение Ленгмюра имеет вид:

(30 .1)

где - удельная адсорбция, кг/кг;

- адсорбционная константа распределения сорбата между сорбентом и раствором;

- равновесная концентрация адсорбируемого вещества на сорбенте, кг/кг.

Величина принимается:

- для активарованного угля – 8000

- для силикагеля – 7000

- для алюмогеля – 6500

При определении эффективности очистки производственных сточных вод от растворимых примесей в сорбционной установке в условиях статического режима при перемешивании сорбента с водой расчёт производится следующим образом.

Расход сорбента при очистке сточной воды в одноступенчатой установке определяется:

, кг/ч, (30 .2)

где , м3/ч – расход сточной воды через сорбционную установку;

, кг/м3 – доза сорбента, добавляемого в очищаемую воду.

При многоступенчатой очистке сточной воды расход сорбента на каждую ступень:

, кг/ч ( 30.3)

где - число ступеней очистки в сорбционной установке.

Концентрация растворимых примесей (сорбата) в сточной воде после её очистки в одно- или многоступенчатой сорбционной установке определяется по

формулам:

, кг/м3 (30 .4)

, кг/м3 (30 .5)

где , кг/м3 – начальная концентрация растворимых примесей в сточной воде.

Эффективность очистки сточной воды на одноступенчатой или многоступенчатой сорбционной установке определяется:

(30.6)

Предварительно расчёт проводится для одноступенчатой сорбционной установки.

Полученное значение эффективности очистки при одноступенчатой сорбционной установке сравнивается с заданной по условиям задачи величиной и в последующем расчётом подбирается число ступеней очистки для достижения требуемой эффективности очистки.

Варианты условий для решения задачи

Варианты условий для решения задачи

Пример 31

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

При выпуске сточных вод в водные объекты необходимо, чтобы вода водного объекта в расчетном створе удовлетворяла санитарным требованиям.

Основные виды расчетов необходимой степени очистки сточных вод:

1. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ.
2. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию растворенного в воде водоема кислорода.
3. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн смеси воды водного объекта и сточных вод.
4. Расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты.
5. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по вредным веществам.
6. Расчет необходимой степени очистки по изменению активной реакции воды.
7. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по запаху и окраске.

Рассмотрим некоторые основные методы расчета необходимой степени очистки сточных вод.

^

Концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде, разрешенной к сбросу в водный объект, определяют из выражения:

(1)

где ^ ф – концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до сброса сточных вод, мг/л; Р – разрешенное санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в воде водного объекта в расчетном створе (Правила).

Рассчитав необходимую концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде (^ оч) и зная концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку (Сст), определяют потребную эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам по формуле:

(2)

^

Расчет ведут исходя из условий, что температура воды водного объекта не должна повышаться более величины, оговоренной «Гигиеническими требованиями к охране поверхностных вод» в зависимости от вида водопользования.

Температура сточных вод, разрешенных к сбросу, должна удовлетворять условию:

Тст ≤ n∙Тдоп + Тв, (3)

где Тдоп – допустимое повышение температуры; Тв – температура водного объекта до места сброса сточных вод.

^

Содержание растворенного кислорода в водном объекте в результате сброса в него сточных вод не должно быть менее 4 мг/дм3 в любой период года, в пробе, отобранной до 12 часов дня (СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод).

Расчет ведут по БПКполн в очищенных сточных водах (Lст) из условия сохранения в расчетном створе допустимой концентрации растворенного кислорода:

, (4)

где ^ В – полное биохимическое потребление кислорода водой водотока, г/м3; γ – коэффициент смешения; ОВ – содержание растворенного кислорода в водотоке до места выпуска сточных вод, г/м3; Lст – полное биохимическое потребление кислорода сточной водой, допустимой к сбросу, г/м3; О – минимальное содержание растворенного кислорода водного объекта, г/м3; 0,4 – коэффициент для пересчета БПКполн в БПК2.

^

При сбросе сточных вод в водные объекты снижение концентрации органических веществ происходит как за счет разбавления, так и благодаря процессам самоочищения. При протекании процесса самоочищения скорость изменения БПК пропорциональна количеству кислорода, потребного для биологического окисления органических веществ.

Расчет ведут по БПКполн сточных вод, допустимых к отводу в водные объекты:

(5)

где kст, kВ – константы скорости потребления кислорода соответственно сточной водой и водой водного объекта; LПДК – значение допустимой концентрации БПКполн смеси сточных вод и воды водного объекта в расчетном створе, мг/л; LВ – БПКполн воды водного объекта до места выпуска сточных вод, мг/л; t – длительность перемещения воды от места сброса до расчетного створа, сут.

ЗАДАНИЕ

Задание 1. Определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе по условиям, изложенным выше. Численные значения параметров для разных вариантов указаны в табл.

Планируется сбрасывать в водоток с расходом ^ сточные воды промышленного предприятия с максимальным расходом qст. Ниже по течению от планируемого берегового выпуска сточных вод, на расстоянии 3,0 км находится поселок М. (цели водопользования определяются в соответствии с № варианта по табл.). Водоток характеризуется на этом участке следующими показателями:

- среднемесячный расход водотока 95%-й обеспеченности ^ м3/с;

- средняя глубина Нср, м;

- средняя скорость течения vср, м/с;

- коэффициент Шези на этом участке Сш, м½/с;

- извилистость русла слабо выражена.

Определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе.

Показать ситуационную схему для расчета.

Задание 2. Определить концентрацию взвешенных веществ сточной воде, разрешенной к сбросу в водоток после очистных сооружений, и потребную эффективность очистки сточной воды по взвешенным веществам.

Концентрация взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистные сооружения, ^ ст.

Концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до места сброса Сф.

Задание 3. Определить, можно ли произвести сброс нагретых сточных вод с ^ ст в водоток со среднемесячной температурой воды Тв.

Задание 4. Определить необходимую степень очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода, которые сбрасываются в водоток при следующих условиях:

– содержание растворенного кислорода в водотоке до места сброса сточных вод ^ В, мг/л;

– полное биохимическое потребление кислорода (БПКполн) в водотоке до места сброса LВ, мг/л

Задача 5. Определить необходимую степень очистки сточных вод по БПКполн для водного объекта при заданных условиях.

^

Условия выпуска: Береговой – Б

Русловый – Р

Категории водопользования водного объекта: Хозяйственно-питьевое – Х-П

Рекреационное – Р

Таблица

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования

СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод»

Примечания.

* Содержание в воде взвешенных веществ неприродного происхождения (хлопья гидроксидов металлов, образующихся при обработке сточных вод, частички асбеста, стекловолокна, базальта, капрона, лавсана и т. д.) не допускается.

** Для централизованного водоснабжения; при нецентрализованном питьевом водоснабжении вода подлежит обеззараживанию.

*** В случае превышения указанных уровней радиоактивного загрязнения контролируемой воды проводится дополнительный контроль радионуклидного загрязнения в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности;

Ai - удельная активность i-го радионуклида в воде;

YBi - соответствующий уровень вмешательства для i-го радионуклида (приложение П-2 НРБ-99).