Расчет выбросов загрязняющих веществ, поступающих при эксплуатации очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод, производят в соответствие [7]. В атмосферных выбросах с поверхности сооружений нормируются следующие загрязняющие вещества: сероводород, аммиак, метан, метилмеркаптан, этилмеркаптан.
Расчеты выбросов выполняют по уравнениям:
г/с (3.1)
т/год (3.2)
где Мi max – максимальный выброс загрязняющего вещества, г/с; Gi max – валовый выброс загрязняющего вещества, т/год; F – площадь поверхности объекта очистного сооружения, м2; KУ – коэффициент, зависящий от степени перекрывания объекта очистного сооружения (табл. 3.1); К1,К2 – коэффициенты, учитывающие скорость ветра, определяются по формулам:
(3.3)
(3.4)
где v max, v ср – максимальные и средние скорости ветра, измеренные на высоте 1,5 м от поверхности воды или крыши перекрытия; Kм – коэффициент, учитывающий тип сооружений (табл. 3.2); Ci max, Ci cp – максимальное и среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества, мг/нм3; mi – молекулярная масса загрязняющего вещества, уг. ед.; tB max, tB cp – максимальная и средняя по году температуры поверхности воды объекта очистного сооружения, оС.
Значение концентраций Ci для растворенных в сточной воде веществ рассчитывается по уравнению:
мг/л (3.5)
где Pi – давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, мм рт. ст.; CBi – массовая концентрация загрязняющего вещества в водах, поступающих на очистку, г/л; Ci max рассчитывают для максимального значения CBi.
Для растворенных в сточной воде газов вместо параметра Pi используют константу Генри – КГ, мм рт. ст. d табл. 4 [7]
Если неизвестны равновесные концентрация, то значения Ci max, Ci cp принимают по таблице (табл. 3.3).
Для объектов совместной биологической очистки промышленных и хозяйственно-бытовых стоков величины Ci max, Ci cp принимаются по таблице П.2.2. [7]
Расчет максимальных выбросов для песковых и иловых площадок выполняют по уравнению: (3.6)где F1 – площадь поверхности свежезаполненных площадок, м2; KM1 – значение коэффициента KM для стадии заполнения карт; KM2 – значение коэффициента KM для стадии хранения осадка.Величина F1 вычисляется по формуле: , м2 (3.7)где V0 max. – наибольший из объемов выгрузки осадка из какого-либо отстойника, м3.Расчет валовых выбросов для песковых и иловых площадок выполняют по уравнению: где F2 – суммарная площадь заполнения за теплый период года, м2; F3 – то же, за холодный период года, м2. , (3.9) , (3.10)где ΣVот, ΣVох – объемы поступившего на площадки осадка за теплый и холодный периоды года, м3. Для тех объектов очистных сооружений, у которых поверхность покрыта льдом в холодное время года, время эксплуатации τ (ч/год) уменьшают на величину, равную продолжительности нахождения льда на их поверхности.Таблица 3.1.
Значения величин коэффициентов КУ
F0/F | КУ | F0/F | КУ | F0/F | КУ |
0,0001 | 0,001 | 0,2 | 0,2 | 0,6 | 0,378 |
0,0005 | 0,005 | 0,3 | 0,207 | 0,65 | 0,426 |
0,001 | 0,01 | 0,35 | 0,223 | 0,7 | 0,479 |
0,005 | 0,05 | 0,4 | 0,243 | 0,75 | 0,537 |
0,01 | 0,1 | 0,45 | 0,267 | 0,8 | 0,6 |
0,05 | 0,144 | 0,5 | 0,3 | > 0,8 | 1,0 |
0,1 | 0,2 | 0,55 | 0,336 |
* F0 – площадь открытой поверхности объекта очистного сооружения, м2.
Таблица 3.2 Значения коэффициента КМОбъекты очистных сооружений | КМ | КМ1 | КМ2 |
Песколовки, распределительные камеры | 1,0 | – | – |
Первичные отстойники, преаэраторы | 0,03 | – | – |
Аэротенки | 0,07 | – | – |
Вторичные отстойники | 0,005 | – | – |
Илоуплотнители | 0,06 | – | – |
Резервуары осадка и ила | 0,05 | – | – |
Песковые площадки | – | 0,04 | 0,001 |
Иловые площадки | – | 0,05 | 0,001 |
Биопруды | 0,0003 | – | – |
Загрязняющее вещество | Значения рН сточных вод | mi, уг. ед. | |||||
менее 6,8 | 6,8-7,2 | более 7,2 | |||||
Ci max, мг/нм3 | Ci cp, мг/нм3 | Ci max, мг/нм3 | Ci cp, мг/нм3 | Ci max, мг/нм3 | Ci cp, мг/нм3 | ||
Сероводород | 2,1 | 1,2 | 0,4 | 0,3 | |||
Аммиак | 3,1 | 2,2 | 9,3 | 6,5 | |||
Метан | |||||||
Хлор | 75,0 | ||||||
Этилмеркаптан | 0,0295 | 0,0205 | 0,0020 | 0,0014 | 0,0007 | 0,0005 | |
Метилмеркаптан | 0,052 | 0,036 | 0,0035 | 0,0024 | 0,0012 | 0,0008 |
Решение типовой задачи 3.1
Условие. Рассчитать количество выбросов загрязняющих веществ при работе очистных сооружений в составе:
- приемная камера, F = 2 м2;
- песколовки 2 шт., F = 4 м2;
- первичные отстойники -4 шт., диаметром 9 м;
- аэротенки, площадью 3052 м2;
- вторичные отстойники -4 шт., диаметром 9 м.
Ход решения
1. Рассчитать количество выбросов загрязняющих веществ при работе очистных сооружений
2. Рассчитать максимально разовые выбросы загрязняющих веществ по нормируемым ингредиентам с поверхности городских очистных сооружений.
Расчеты представить в виде табл.3.4.
3. Итоговые данные по максимально разовым выбросам представить в виде табл. 3.5.
4. Расчет суммарных валовых выбросов представить в виде табл. 3.6.
Таблица 3.4.
Расчет количества выбросов нормируемых ингредиентов при работе городских очистных сооружений
Расчетные показатели | Единицы измерения | Расчетная формула, обозначение | Сооружения | ||||
Приемная камера | Песко- ловки | Первичные отстойники | Аэротенки | Вторичные отстойники | |||
Максимальная скорость ветра | vmax | ||||||
Средняя скорость ветра | vср | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | |
К1 | К1 = 0,547∙(1,312 + v max) | 2,905 | 2,905 | 2,905 | 2,905 | 2,9 | |
К2 | К2 = 1,969 ∙ (1,312 + v ср) | 6,915 | 6,915 | 6,915 | 6,915 | 6,915 | |
Площадь поверхности объекта очистного сооружения | м2 | F | 25,12 | 254,34 | 254,36 | ||
Площадь открытой поверхности объекта очистного сооружения | м2 | F0 | 25,12 | 254,34 | 254,36 | ||
Ку | f(Fo/F) | ||||||
N = Fo/F | |||||||
Максимальная температуры поверхности воды объекта очистных сооружений | °С | tв max | |||||
Средняя по году температуры поверхности воды объекта очистных сооружений | °С | tв cp | |||||
Время эксплуатации объекта очистных сооружений | ч/год | τ | |||||
Км | 0,03 | 0,07 | 0,005 | ||||
Аммиак | |||||||
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах | г/л | CBi, | 0,025 | 0,025 | 0,019 | 0,0038 | 0,0034 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, | мм. рт. ст | Pi | |||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | г/м3 | Ciср = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, | 41,18 | 41,18 | 30,9 | 6,18 | 5,56 |
продолжение табл. 3.4.
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед.; | mi | |||||
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах | г/л | CBi, | 0,035 | 0,035 | 0,026 | 0,005 | 0,0047 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, | мм. рт. ст. | Pi | |||||
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci мах = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, | 57,65 | 57,65 | 43,24 | 8,65 | 7,78 | |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества | г/с | 0,0024 | 0,0299 | 0,0068 | 0,0382 | 0,0002 | |
Валовые выбросы | т/год | 0,1258 | 1,5795 | 0,3598 | 2,015 | 0,0108 | |
Сероводород | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci ср | ||||||
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед.; | mi | |||||
Максимальное значение равно весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci мах | ||||||
Максимальный выброс загряз- няющего атмосферу вещества | г/с | Мi max | 0,002 | 0,0257 | 0,0078 | 0,22 | 0,0013 |
Валовые выбросы | т/год | G max | 0,0885 | 1,1119 | 0,338 | 9,457 | 0,0563 |
Метан | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязня-ющего вещества | Ci ср | ||||||
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед.; | mi |
продолжение табл. 3.4.
Массовая концентрация загрязняющего вещества в водах | г/л | CBi, | 0,035 | 0,035 | 0,026 | 0,005 | 0,0047 |
Давление насыщенного пара чистого вещества при tВ, | мм. рт. ст. | Pi | |||||
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci мах = 1,0566 ∙ Pi ∙ CBi, | 57,65 | 57,65 | 43,24 | 8,65 | 7,78 | |
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества | г/с | 0,0024 | 0,0299 | 0,0068 | 0,0382 | 0,0002 | |
Валовые выбросы | т/год | 0,1258 | 1,5795 | 0,3598 | 2,015 | 0,0108 | |
Сероводород | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci ср | ||||||
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед.; | mi | |||||
Максимальное значение равно весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci мах | ||||||
Максимальный выброс загряз- няющего атмосферу вещества | г/с | Мi max | 0,002 | 0,0257 | 0,0078 | 0,22 | 0,0013 |
Валовые выбросы | т/год | G max | 0,0885 | 1,1119 | 0,338 | 9,457 | 0,0563 |
Метан | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci ср |
продолжение табл. 3.4.
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Cмакс | ||||||
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед. | mi | |||||
Максимальный выброс загрязня-ющего вещества | г/с | Мi max | 0,085 | 1,069 | 0,325 | 9,094 | 0,054 |
Валовые выбросы | т/год | G max | 4,09 | 59,3 | 18,013 | 504,34 | 3,002 |
Метилмеркаптан | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci ср | 0,036 | 0,0205 | 0,0205 | 0,0205 | 0,0205 | |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Cмакс | 0,052 | 0,0295 | 0,0295 | 0,0295 | 0,0295 | |
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед. | mi | |||||
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества | г/с | Мi max | 0,0000013 | 0,000009 | 0,0000028 | 0,000077 | 0,0000005 |
Валовые выбросы | т/год | G max | 0,000066 | 0,0005 | 0,0001421 | 0,0039795 | 0,0000237 |
Этилмеркаптан | |||||||
Среднее значение равновесных к составу концентраций загрязняющего вещества | Ci ср | 0,0205 | 0,0205 | 0,0205 | 0,0205 | 0,0205 | |
Максимальное значение равно-весных к составу концентраций загрязняющего вещества | Cмакс | 0,0295 | 0,0295 | 0,0295 | 0,0295 | 0,0295 | |
Молекулярная масса загрязняющего вещества | уг. ед.; | mi | |||||
Максимальный выброс загрязня-ющего атмосферу вещества | г/с | Мi max | 0,0000006 | 0,000008 | 0,0000024 | 0,000068 | 0,0000004 |
Валовые выбросы | т/год | G max | 0,000033 | 0,0004 | 0,000125 | 0,0035 | 0,00002 |
Таблица 3.5.
Максимально разовые выбросы по сооружениям
Наименование вещества | Выбросы по сооружениям, г/с | ||||
Приемная камера | Песколовки | Первичные отстойники | Аэротенки | Вторичные отстойники | |
Аммиак | 0,0024 | 0,03 | 0,0068 | 0,038 | 0,0002 |
Сероводород | 0,002 | 0,026 | 0,0078 | 0,218 | 0,0013 |
Метан | 0,085 | 1,07 | 0,325 | 9,094 | 0,054 |
Метилмеркаптан | 1,28·10-6 | 9,107·10-6 | 2,77·10-6 | 7,74·10-5 | 4,6·10-7 |
Этилмеркаптан | 6,38·10-7 | 8,012·10-6 | 2,43·10-6 | 6,81·10-5 | 4,06·10-7 |
Таблица 3.6
Валовые выбросы по сооружениям
Наименование вещества | Выбросы по сооружениям, т/год | Итого | ||||
Приемная камера | Песко-ловки | Первичные отстойники | Аэротенки | Вторичные отстойники | ||
Аммиак | 0,126 | 1,58 | 0,36 | 2,015 | 0,0108 | 4,09 |
Сероводород | 0,089 | 1,112 | 0,338 | 9,457 | 0,056 | 11,05 |
Метан | 4,09 | 59,3 | 18,0 | 504,34 | 3,002 | 588,746 |
Метилмеркаптан | 0,00007 | 0,00047 | 0,00014 | 0,00398 | 0,00002 | 0,0047 |
Этилмеркаптан | 0,00003 | 0,0004 | 0,00013 | 0,0035 | 0,00002 | 0,0041 |
Выводы. Наибольшая масса выбросов при очистке бытовых сточных вод приходится на аммиак, сероводород и метан. Значительное количество выбросов поступает в атмосферный воздух от песколовок и аэротенков.