Расчет концентраций нормативно-допустимого сброса и выбор технологической схемы очистки

Расчет нормативов допустимых сбросов (НДС) веществ и микроорганизмов в водные объекты выполнен во исполнение закона РФ «Об охране окружающей среды», Федерального закона РФ «Водный Кодекс Российской Федерации», с учетом требований Методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей [7]. Величины НДС определяются, исходя из нормативов качества воды водного объекта. Если нормативы качества воды в водных объектах не могут быть достигнуты из-за воздействия природных факторов, не поддающихся регулированию, то величины НДС определяются, исходя из условий соблюдения в контрольном пункте сформировавшегося природного фонового качества воды.

Нормирование качества воды осуществляется в соответствии с физическими, химическими, биологическими (в том числе микробиологическими и паразитологическими) и иными показателями состава и свойств воды водных объектов, определяющими пригодность ее для конкретных целей водопользования и устойчивого функционирования экологической системы водного объекта в соответствии с требованиями ФЗ «Об охране окружающей среды».

Определение концентраций для сброса производственных сточных вод в бытовую канализацию. Необходимая степень очистки сточных вод зависит от условий сброса. Если производственные сточные воды сбрасываются в действующую сеть бытовой канализации, то согласно правил приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов [6,7], рассчитывается величина допустимой концентрации каждого загрязняющего вещества, содержащегося в суммарном расходе производственных сточных вод, С_п.с.в, мг/л:

 

Сп.с.в = (Q / q)(Сг.с.в – Сбыт) + Сбыт,

(3.1)

 

где С_быт – содержание загрязняющего вещества в бытовых сточных водах, мг/л; Q – расход городских сточных вод, м³/сут; q – суммарный расход производственных сточных вод, содержащих данное загрязняющее вещество, м³/сут; С_г.с.в – допустимая концентрация загрязняющего вещества в смеси производственных и бытовых сточных вод, не должна превышать установленную концентрацию в стоках, поступающих на биологическую очистку [7].

Постановление Правительства РФ от 29.07.2013 N 644 (ред. от 26.07.2018) "Об утверждении Правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства Российской Федерации" [6] предлагает новый Перечень максимальных допустимых значений нормативных показателей общих свойств сточных вод и концентраций загрязняющих веществ в сточных водах (С_г.с.в), установленных в целях предотвращения негативного воздействия на работу централизованных систем водоотведения. Установленные в Российской Федерации максимально-допустимые значения концентраций загрязнений сточных вод при сбросе в бытовую сеть канализации населённого пункта частично приводятся в таблице 3.1 ниже.

В случае сброса сточных вод в реки и озера, необходимо обеспечить очистку воды до нормативов, установленных для сброса в водные объекты (СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод») с обязательным обеззараживанием.

 

 

Таблица 3.1 – Максимально допустимые показатели при сбросе сточных вод в бытовую канализацию

№ п/п	Наименование загрязняющего вещества	Допустимая концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, поступающих в централизованную систему водоотведения, мг/дм3	Допустимая концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, поступающих в общесплавную систему водоотведения, мг/ дм3
1	рН	6-9	6-9
2	ХПК, мг О2/ дм3	500	700
3	АПАВ	10	10
4	БПК5	300	500
5	Взвешенные вещества	300	300
6	Азот общий	50	50
7	Железо	5	5
8	Жиры (эфирорастворимые)	50	50
9	Медь	1	1
10	Нефтепродукты	10	10
11	Никель	0,25	0,25
12	Свинец	0,25	0,25
13	Сульфаты	1000	1000
14	Фенолы	0,023	0,023
15	Фосфор общий	12	12
16	Хлориды	1000	1000
17	Цинк	1	1
18	Температура	+400 С	+400 С

 

Расчет концентраций нормативно-допустимого сброса (НДС) сточных вод при сбросе в водоем. Расчет концентраций НДС и выбор технологической схемы осуществляется с учетом состояния приемника сточных вод – водоема.

Допустимая концентрация по различным загрязнениям в сточных водах, определяется по формуле 3.2 [7]:

(3.2)

гдеn – кратность общего разбавления в водотоке, определяемая по утвержденной методике как рав­ная произведению кратности начального разбавления (n_н) на кратность основного разбавления (n₀), возникающее при перемещении воды от места выпуска к расчетному створу, по формуле:

(3.3)

С _пдк – предельно-допустимая концентрация данного вещества в воде водного объекта, мг/л; С _ф – фоновая концентрация данного вещества в воде водного объекта, мг/л.

Кратность основного разбавления определяется по методике И. А. Фролова - В. Д. Родзиллера при соблюдении следующего неравенства отношения сбрасываемого расхода к расходу речной воды:

 

(3.4)

Если данное условие не выполняется, то рекомендуется использовать методы, изложенные А.В. Караушевым.  Для озер и водохранилищ рекомендуется определение наименьшей кратности разбавления по методике Н.Н.Лапшева [7].

Требуемые эффекты очистки для любого вида загрязнения для канализационной очистной станции определяются по формуле:

(3.5)

где С_вх – средняя концентрация загрязнения после в поступающих на очистку стоках,

С_вых – расчетная максимально-допустимая концентрация на выходе их после очистки.

Требуемый эффект очистки для любого вида загрязнения для отдельного сооружения определяется аналогично, с учетом концентраций на входе и на выходе из сооружения.

В таблицах 3.2 и 3.3 приведены расчеты концентраций НДС и принятые эффекты очистки для выбора технологических схем очистки для двух вариантов сброса сточных вод: 1) в водоток с расходом воды, намного превышающим расход сточных вод, и с расчетной кратностью разбавления n=140; 2) в водоток с расходом воды, соизмеримым с расходом сбрасываемых сточных вод, и с расчетной кратностью разбавления n=1 (начальное разбавление - 1) [11].

 

Таблица 3.2- Пример расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в случае с расчетной кратностью разбавления n=140 [16]

Показатель	Свх	Сф	Спдк	Сндс	Свых	Э,%
Взвешенные вещества	300	10	10,25	45	10*	96,6
БПК полн	600	2,8	3	30,8	10*	98,3
Азот аммонийный	79	0,2	0,4	28,2	0,4**	99,4
Нефтепродукты	50	0,01	0,05	5,61	0,05**	99,9

* По взвешенным веществам и БПК концентрации С_ндс намного больше, чем С_пдк и С_ф, поэтому можно принять расчетную концентрацию С_вых на выходе из очистной станции равной 10 мг/л, что соответствует уровню используемого технологического процесса c использованием УФО-обеззараживания на выходе.

** По азоту аммонийному и нефтепродуктам Сндс также намного превышает С_пдк и С_ф, поэтому С_вых можно принять равным С_пдк  (по экологическим соображениям) или в соответствие с эффектами принятой технологии.

 

Таблица 3.3 - Пример расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в случае с расчетной кратностью разбавления n=1[11]

Показатель	Свх	Сф	Спдк	Сндс	Свых	Э,%
Взвешенные вещества	300	10	10,25	10,25	10*	96,6
БПК полн	600	2,8	3	3	3	99,5
Азот аммонийный	79	0,2	0,4	0,4	0,4	99,4
Нефтепродукты	50	0,01	0,05	0,05	0,05	99,9

* По взвешенным веществам и БПК концентрации С_ндс равна Спдк, поэтому можно принять расчетную концентрацию С_вых на выходе из очистной станции равной 10 мг/л, что соответствует уровню используемого технологического процесса c использованием УФО-обеззараживания на выходе.

Выбор и обоснование технологической схемы очистной станции промышленного предприятия. Выбор технологической схемы очистки производственных сточных вод осуществляется по расчетной производительности очистной станции (Q_ОС), требуемым эффектам очистки (Э_тр) и концентрациям загрязнений на входе и на выходе после очистной станции (С_вх и С_вых). Учитывая особенности производства, количество и состав сточных вод, в каждом случае необходимо принять методы и сооружения для очистки сточных вод (Приложение А). Требуемые эффекты очистки для любого вида загрязнения в целом для ЛОС определяются по формуле (3.5). Требуемый эффект очистки для любого вида загрязнения для отдельного сооружения считается аналогично, с учетом концентраций на входе и на выходе из сооружения (ориентировочные значения эффектов по различным веществам приведены в Приложении Б).

Перед конструктивным расчетом сооружений необходимо составить предварительную схему технологического баланса, по которой необходимо отследить изменение расходов воды и концентраций каждого вида загрязнения после каждого сооружения. Важно, чтобы выбранная технологическая схема и состав сооружений обеспечивали на выходе расчетные концентрации всех загрязнений, не превышающие С_вых. При этом очистная станция промышленного предприятия должна отвечать экономическим и экологическим требованиям. После конструктивных расчетов схема технологического баланса уточняется.

Технологическая схема по обработке осадков подбирается в зависимости от объема образующихся осадков и их состава. На балансовой схеме по осадку фиксируется изменение влажности и объемов осадков после каждого сооружения.