Анцыпович.И.С. и др. Методические указания - Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности, МГУПБ. Москва, 2008

Подождите немного. Документ загружается.

Сточные воды предприятий мясной и молочной промышленности обычно

проходят очистку в три ступени: механическую, биологическую (биохимическую)

и химическую (дезинфекция). С помощью механической очистки из сточных вод

извлекают нерастворимые и всплывающие загрязнения (песок, каныга, бой стекла;

кость, шерсть, пух, перо, частицы мяса и жира), которые после соответствующей

обработки могут быть утилизированы. Для механической очистки применяют

решетки, песколовки, отстойники, бензо- и маслоуловители, жироловки. Жир

выделяется из сточных вод различными способами: отстаиванием (всплыванием),

флотацией с помощью воздуха (аэрированием), напорной флотацией

(искусственное насыщение воды воздухом), электрофлотацией, сепарированием.

Очищенные сточные воды, сбрасываемые в водоем, должны отвечать

требованиям «Водного кодекса Российской Федерации», который имеет целью

предотвратить комплексное влияние загрязнителей на здоровье населения и

санитарное состояние водоемов.

Задача 5. Расчет количества отводимых сточных вод на

предприятиях мясной и молочной промышленности, определение

показателей загрязненности сточных вод

Количество производственных сточных вод зависит от вида предприятия, его

производительности и от способа водопользования на данном предприятии (табл.

5.1, 5.2).

На мясокомбинатах и молочных заводах водоотведение осуществляется

неравномерно вследствие неравномерной загрузки оборудования по сменам, а

также залпового выпуска отработавшей воды из резервуаров, ванн или машин, а

также специфики технологических процессов. В связи с этим при расчете объема

сточных вод необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности

водоотведения.

Количество воды, отводимой в канализацию за смену Q

СМ

рассчитывается по

формуле:

СМ

= q · М · k · К

/смену, (5.1)

где: q – норма водоотведения, м

/т;

M – производительность предприятия (по сырью), т/смену;

k – коэффициент часовой неравномерности водоотведения;

– коэффициент сезонной неравномерности водопотребления

(летний период).

Количество воды, отводимой в канализацию за год Q

, рассчитывается по

формуле:

= q·M·K

·T

+ q·M·K

·Т

/ г, (5.2)

где: K

, К

– коэффициент сезонной неравномерности водопотребления

(зимний, летний периоды);

Тз, Т

– количество смен за год (зимний, летний периоды),

Для характеристики степени загрязнения сточных вод вредными при-

месями на предприятиях мясной и молочной промышленности используют раз-

личные показатели: содержание твердых примесей, концентрация жира, био-

химическая потребность в кислороде (БПК), химическая потребность в кис-

лороде (ХПК) и др.

Неравномерность водоотведения зависит как от периода года, так и от

времени суток. Суточный коэффициент неравномерности водоотведения при

двух- и трехсменной работе летом равен 2,5 – 3, зимой при односменной работе

– 1,5.

Таблица 5.1

Удельные нормы водопотребления и водоотведения для

мясной и молочной промышленности

Тип

предприятия

и мощность

Норма

водоотведе-

ния

qi,(м

/т)

Среднегодо-

вое коли-

чество вы-

пускаемых в

водоемы

сточных вод

q(м

/т)

Безвоз-

вратное

потреб-

ление и

потери

воды

q (м

/т)

Коэффи-

циент

изменения

норм в

летний/

зимний

период

1 2 3 4 5

Мясокомбинаты

и мясоптице-

комбинаты

производитель-

ностью т/смену:

до 30

от 30 до 50

от 50 до 100

от 100

24,2

20,9

19,6

21,9

19,3

16,5

15,7

18,4

4,9

4,4

3,9

3,5

1,2/0,8

Мясоперераба-

тывающие

заводы

производитель-

ностью, т/мену:

до 30

от 30 до 40

14,8

16,3

13,3

2,8

1/1

Птицекомби-

наты

28,9 24,5 4,4 1,5/0,9

Молокоприем-

ные пункты и

сепараторные

отделения

1,7

0,3

Продолжение табл. 5.1

1 2 3 4 5

Городские

молочные

заводы

производитель-

ностью, т/смену:

до 50

от 50 до 200

от 200 до 400

от 400

5,5

6,5

4,5

4,4

5,2

4,8

3,6

1 . 1

1,3

1,2

0,9

Заводы

сгущенных мо-

лочных

продуктов

производитель-

ностью,

т/смену:

до 60 (или до

180 т молока в

сутки)

от 60 (более

180 т

молока в сутки)

5.5

3,9

1,5

1 ,6

1.5

Заводы сухих

молочных

продуктов

(цельного и

обезжиренного

молока, ЗЦМ),

маслодельные

заводы с цехами

сушки, моло-

чноконсервные

комбинаты

детских про-

дуктов произво-

дительностью,

т/сутки:

до 300

от 300

4,5

3,5

3,1

1,5

1 ,4

Маслодельные

заводы

2,6

0,4

Окончание табл. 5.1.

1 2 3 4 5

Маслосырозаво-

ды производи-

тельностью,

т/сутки:

до 200

от 200

4,5

3,8

3,4

0,7

0,6

Сырозаводы

производи-

тельностью,

т/сутки:

до 50

от 50 до 200

от 200

5,5

5,1

4,7

4,3

0,9

0,8

0,7

Маслосырбазы,

сыросозрева-

тельные базы,

заводы

плавленных

сыров

4,3

0,7

Таблица 5.2

Показатели характеристик загрязнений сточных вод

Молочная промышленность

Цеха мясокомбинатов Показатели

Гормол

заводы

Мол-

консерв.

заводы

Сыро-

дельные

заводы

Мясожи-

ровой

Колба-

сный

Техни-

ческих

фабрикатов

1 2 3 4 5 6 7

Взвешенные

вещества,

мг/л

350

600

1600

2000

7300

ХПК, мг/л 1400 1500 3000 1400 1000 2000

БПК, мг/л 1200 1000 3000 1400 1000 2000

рН 7 7,2 6,8 7,2 7,3 7,1

Азот общий,

мг/л

150

200

220

Жиры, мг/л 100 100 100 1500 2800 5000

Темпера-

тура,ºС

Порядок выполнения расчета:

а) определить количество отводимых сточных вод Q, м

/ч,

/смену, м

/год.;

б) из табл. 5.2 выписать показатели, характеризующие состав сточных

вод.

Задача 6. расчет предельно допустимого сброса (ПДС)

загрязняющих веществ в водоемы

Основным критерием качества воды любого водного объекта является

соотношение реальных концентраций вредных веществ и соответствующих

предельно допустимых концентраций (ПДК).

Для ликвидации негативного влияния сточных вод на водоемы и

водостоки установлены определенные требования к сточным водам

предприятий. Основой для нормирования качественного и количественного

состава сбрасываемых сточных вод являются предельно допустимые сбросы

(ПДС) вредных веществ. Предельно допустимый сброс вредных веществ – это

масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с

установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу

времени при условии обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Величины ПДС устанавливают по каждому загрязняющему компоненту

сточных вод на основании соответствующих ПДК и с учетом характеристик

водного объекта, в который поступают стоки.

Разработка нормативов ПДС предприятиями включает в себя

следующие этапы:

а) подготовка исходных данных;

б) расчет величин ПДС;

в) анализ результатов расчета и выбор соответствующих мероприятий

для обеспечения требуемого качества сбрасываемых в водоем сточных вод.

Определение условий сброса сточных вод в водоемы производят по

следующим показателям: органолептические показатели (цвет, запах,

мутность), БПК, растворенный кислород, кислотно-щелочная реакция (рН),

содержание токсичных и вредных веществ, содержание взвешенных веществ

и т.д. в связи с этим, основными исходными данными для определения ПДС

является название характеристики сточных вод. Существенное значение

имеет также объемный расход сточных вод.

При нормировании условий выпуска сточных вод большое значение

имеет также тип и хозяйственное назначение водного объекта, границы

смещения сточных вод с водой водоема, а кроме того, состав и свойства воды

объекта сброса, т. е. фоновое загрязнение. Все эти показатели являются

исходными данными для расчета величин ПДС.

Водные объекты по типу подразделяются на водоемы и водостоки, а по

хозяйственному назначению – на три категории водопользования:

хозяйственно-питьевые, культурно-бытовые и рыбохозяйственные. Для

любой категории водопользования расчет ПДС ведется с учетом предельно

допустимых концентраций в воде, а также общих требований к составу и

свойствам воды.

Независимо от вида загрязнения, типа водного объекта и категории

водопользования величину ПДС рассчитывают по формуле:

ПДС = Q · С

, г/ч , (6.1)

где: Q – наибольший среднечасовой расход сточных вод, м

/ч

– нормативная концентрация загрязняющего вещества в очищенных

сточных водах, г/м

Анализ установленных величин ПДС заключается в сравнении реального

массового сброса М каждого типа вредных веществ с нормативным сбросом.

Если выполняется условие М < ПДС, то очистка стоков не нужна.

Фактический (реальный) сброс веществ в водоем определяется

М = Q · С

, г/ч, (6.2)

где: С

– реальная (фактическая) концентрация веществ в сточной воде пред-

приятия, г/м

ПДС связан с определенным расходом сточной воды Q

ст

, принятым при

расчете, так как уменьшение этого расхода при сохранении величины ПДС

приведет к превышению реальной концентрации вещества нормативного

значения С

, что недопустимо.

Величина концентрации С

принимается с учетом категории объекта,

исходя из величины фоновой концентрации С

данного вещества в водном

объекте до места сброса.

Для взвешенных частиц, сбрасываемых в водоемы хозяйственно-

питьевого назначения:

< С

+ 0,25 г/м

, (6.3)

и для водоемов рыбохозяйственного и культурно-бытового назначения

< С

+ 0,75 г/м

. (6.4)

Соответственно устанавливаются нормативные концентрации по другим

загрязняющим веществам. Для объектов хозяйственно-питьевого

водопользования:

для нефтепродуктов С

< 0,1 г/м

для БПК полн С

< 3 г/м

(6.5)

Для объектов культурно-бытового и рыбохозяйственного водополь-

зования:

для нефтепродуктов С

< 0,05 г/м

для БПКполн С

< 6 г/м

(6.6)

ПДС для таких показателей сточных вод, как запахи, привкусы, окраска,

температура, рН и другие, не устанавливается. Эти показатели должны

удовлетворять общим требованиям Правил охраны поверхностных вод от

загрязнения.

порядок расчета ПДС:

а) по исходным данным выбрать формулу определения нормативной

концентрации С

для заданных веществ;

б) рассчитать ПДС;

в) сравнить фактический сброс М с нормативом ПДС

Пример

Мясокомбинат расположен в Московской области. Сброс сточных вод

мясокомбината в количестве Q = 25 м

/ч осуществляется в реку, которая

используется для культурно-бытового водопользования. Фактическая

концентрация взвешенных веществ С

равна 100 г/м

, органических веществ

БПКполн = 8 г/м

Фоновая концентрация взвешенных веществ в водостоке выше точки

сброса Сф = 20 г/м

по взвешенным веществам и С

(БПКполн) = 2 г/м

по ор-

ганическим веществам.

Установить нормативы ПДС и дать заключение о необходимости допол-

нительных мероприятий по очистке стоков.

Решение

Для перечисленных загрязнений нормативные концентрации вредных

примесей составляют:

для взвешенных веществ

< С

+ 0,75 г/м

; С

< 20,75 г/м

;

для органических веществ С

< 6 г/м

Предельно допустимый сброс:

для взвешенных веществ

ПДС = Q · С

= 25 · 20,75 = 518,75 г/ч;

для органических веществ по БПК)

ПДС = Q · С

= 25· 6 = 150 г/ч.

Массовый фактический сброс:

для взвешенных веществ

М= Q · С

= 25 · 100 = 2500 г/ч, М > ПДС;

для органических веществ

М = Q · БПК

полн

= 25 · 8 = 200 г/ч, М> ПДС.

Из приведенного примера видно, что фактический сброс превышает

предельно допустимый (по взвешенным и органическим веществам), поэтому

необходимо увеличить эффективность работы очистных сооружений.

Задача 7. Расчет геометрических размеров сооружений для

механической очистки сточных вод

Для предварительной очистки сточных вод предприятий мясной и мо-

лочной промышленности от механических примесей используют решетки,

песколовки, жироловки, отстойники, бензомаслоуловители и дезинфек-

торы. Процессы механической очистки осуществляют для выделения из

сточных вод осаждающихся, взвешенных и всплывающих веществ.

Практически во всех сооружениях механической очистки разделение

твердых примесей и воды идет за счет разности плотностей удаляемых

веществ и воды.

Решетки используют для удаления наиболее крупных примесей, их

устанавливают поперек канала, подводящего сточную воду к песколовке.

Ширина прозора решеток составляет 15 – 20 мм, а угол наклона – 60 – 70º.

Скорость воды в канале перед решеткой 0,7– 0,8 м/с.

Песколовки используют для осаждения в них твердых минеральных час-

тиц (песок, шлак, стекло и т.п.). Чаще других применяют горизонтальные

песколовки, представляющие собой удлиненные резервуары с прямоугольным

или трапецеидальным поперечным сечением. Под действием силы тяжести

частицы опускаются на дно песколовки и скапливаются в бункерах, которые

располагаются в начале канала, так как здесь оседает максимальное количество

частиц. Осадок из бункеров удаляют 1 раз в смену. Оптимальная скорость

движения воды в песколовках 0,3 м/с. Время пребывания воды в песколовках

составляет от 30 до 100 с. Как правило, песколовки состоят из двух секций, что

позволяет вести очистку в непрерывном режиме, поочередно удаляя осадок

из бункеров каждой секции.

Аэрируемые песколовки применяют в системах очистки сточных вод для

удаления твердых примесей со средним размером более чем 0,2 мм.

Песколовки включают воздухоподводящие трубы и воздухораспределители,

трубы отвода очищенной воды, шлакосборник с отверстием для отвода шлака и

собственного канала песколовки.

Обязательным компонентом сети мясокомбинатов являются жироловки,

представляющие собой проточные камеры с рядом поперечных перегородок.

Время пребывания воды в жироловке 15 – 20 мин, скорость потока 0,015 – 0,03

м/с. Для ускорения процесса всплывания жира используются аэрируемые

жироловки.

На мясокомбинатах решетки, песколовки и жироловки иногда объединяют

и размещают в одном полуподземном помещении.

Расчет песколовок и жироловок заключается в определении площади

поперечного сечения S и длины L каналов очистных сооружений.

Поперечное сечение S каналов очистных сооружений песколовок и жиро-

ловок определяют по формуле:

S = Q / W , м

, (7.1)

где Q - максимальный расход сточных вод, м

/с;

W - горизонтальная составляющая скорости движения сточной воды, м/с.

Длину L канала очистных сооружений рассчитывают из уравнения

L = k · H · W / W

(7.2)

где k – коэффициент, зависящий от размера частиц; для жироловок

k = 1,5; для

аэрируемых песколовок k = 2,5.

Н – расчетная глубина, м;

– скорость осаждения твердых частиц для песколовок и всплытия жира

для жироловок, м/с.

Скорость осаждения твердых частиц и скорость всплытия жира определяют

по формуле:

= g · d

· (ρ

– ρ

) / 18 µ

, (7.3)

где g – ускорение земного притяжения, м/с;

– диаметр частиц песка или жира, м;

– плотность жидкости, кг/м

;

– плотность загрязняющих примесей, кг/м

;

– динамическая вязкость жидкости, Н · с/м.

При расчете аэрируемых песколовок расход воздуха q принимают равным

0,00083–0,0014 м/м

·с; горизонтальную составляющую скорости W равной

0,08–0,12 м/с; отношение ширины В к рабочей глубине Н песколовки В/Н

принимают 1–1 ,5.

При расчете аэрируемых жироловок расчет воздуха q принимают

равным 0,001–0,002 м/м

·с; горизонтальную составляющую скорости W

равной 0,002–0,015 м/с; отношение ширины В к рабочей глубине Н

жироловки В/Н принимают 1–1,27.

Порядок определения геометрических размеров песколовок и жиро-

ловок:

а) определить скорость осаждения (всплытия) примесей в жидкости;

б) по исходным данным рассчитать поперечное сечение ханалон;

в) выбрать соотношение между В и Н, определить глубину и ширину

очистного сооружения;

г) определить длину очистного канала L .

Задача 8. Расчет требуемого объема аэротенка

для установки биологической очистки сточных вод

Целью задачи является ознакомление с принципом работы и назначе-

нием аэротенков, а также методикой расчета и определения основных гео-

метрических размеров аэротенков.

Одним из показателей загрязненности сточных вод является полная

биохимическая потребность в кислороде (БПКполн).

БПКполн определяет то количество кислорода, которое необходимо для

окисления и минерализации неоседающих органических взвесей, содер-

жащихся в сточных водах. БПКполн сточных вод предприятий мясной и

молочной промышленности достигает 2500 мг/л, что характеризует большое

содержание органических примесей.

Методы и степень очистки сточных вод зависят от местных условий, их

выбирают с учетом возможного использования очистных сточных вод для

сельскохозяйственных нужд, а также на основании сравнительных технико-

экономических расчетов. Независимо от метода очистки сточные воды

предприятий мясной и молочной промышленности перед сбросом в водоем

должны быть очищены до БПКполн не более 15–20 мг/л.

В процессе биологической очистки сточные воды очищают от органи-

ческих примесей, находящихся во взвешенном, в растворенном коллоидном

состоянии (бульоны, кровь, молоко, пахта, сыворотка).

Биологический метод очистки основан на способности различных мик-

роорганизмов использовать для своего развития содержащиеся в сточных

водах белки, углеводы, спирты, органические кислоты. При этом в резуль-

тате так называемого аэробного биохимического процесса органические

загрязнения интенсивно окисляются, минерализуются и выпадают в осадок.

Скопление аэробных микроорганизмов, развивающихся в процессе очистки

сточных вод, называют активным илом или биологической пленкой. Процесс