Курсовая работа: Составление водных балансов

Исходные данные

Данные по населенному пункту

Состав ливневых сточных вод:

рН = 7,2; БПК_полн. = 30 мг/л; нефтепродукты =10 мг/л; взвеси = 60 мг/л

солесодержание общее = 250 мг/л.

Норма вносимых загрязнений бытовых сточных вод (г/чел. сут):

взвеси = 65; БПК_полн. = 75; БПК_{полн.(осветл.)} = 40; хлориды = 9 мг/л, ХПК = 87 мг/л; азот(общий) = 8 мг/л;

Р₂ О₅ =1; ПАВ= 0,2.

Требование к качеству питьевой воды:

Ц £ 20 град; взвеси £ 1,5 мг/л; БПК_полн £ 1,3 мг/л; ХПК £ 10 мг/л; N_об £ 1,8 мг/л; СС £ 1000 мг/л;

Ж_к £ 7,0 мг – экв/л.

Характеристика реки

Характеристика подземных вод

Завод фосфорных удобрений (ПП №2)

Требования к качеству питьевой воды такие же, как и у населенного пункта.

Требования к качеству технической воды 2-й и 3-й категорий предприятия химической промышленности (№1)

Требования к качеству воды различных категорий

1. Составление водных балансов по отдельным объектам

Населённый пункт

Определение потребного водопотребления:

где:

F − площадь жилой застройки, принимаемая из задания, га;

Пл − плотность населения, принимаемая из задания, чел./га;

норма водопотребления, принимаемая из задания, л/чел. сут.

Объём водоотведения принимается равным объёму водопотребления.

Расход ливневых вод: Q_л =28000 м³ /сут.

W_хб =139200 м³ /сут

Q_п =139200 м³ /сут

W_л =28000 м³ /сут

Предприятие химической промышленности (Завод фосфорных удобрений)

Определение водопотребления:

Определение водоотведения:

где Р-мощность по выпускаемой продукции

Определение потерь воды в производстве:

Вода первой категории нагревается на 9 ^о С.

Хоз-бытовые сточные воды также как и в населенном пункте.

Водный баланс:

Q₁ + Q₂ + Q_{3 +} Q_п = (q₁ + q₂ + q₃ + q_хб )+ (W₁ + W₂ + W₃ W_хб )

8000+80000+20000+4000= (800+20000+2000)+(7200+60000+18000+4000)

112000= 112000

Q_I =8000 м³ /сут Q_II =80000 м³ /сут Q_III =20000 м³ /сут Q_п =4000 м³ /сут

2. Расчёт концентраций добавочных загрязнений

Населённый пункт

где:

норма вносимых загрязнений по i-му веществу, принимаемая из задания, г/чел. сут.;

норма водоотведения, принимаемая из задания, л/чел. сут.,

Предприятие химической промышленности (Завод фосфорных удобрений)

Техническая вода первой категории не загрязняется, но нагревается на поэтому требуется только охлаждение. Для производственно-бытовых сточных вод, а также технической воды 2-й и 3-й категорий требуется очистка.

для 2-й категории:

для 3-й категории:

3. Выбор источников водоснабжения. Разработка 1-ой схемы комплексного водоснабжения

Для водоснабжения населенного пункта и на хозяйственно-питьевые нужды промпредприятий используем водные ресурсы данного поверхностного источника.

Эксплуатационный расход составляет 20% от Q_р.

Потребный постоянный расход для Н.П. и промпредприятий составляет:

Полезная производительность подземного источника – скважины равна:

Q_скв = 0,3*3600*24 =25920 м³ / сут.

Ресурсов поверхностного источника хватает для обеспечения всех потребителей водой питьевого качества. Скважина в резерве.

Источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населённого пункта и промышленного предприятий принимается река. Забираемая вода очищается на водопроводных очистных сооружениях (ВОС) до требований СанПиН «Вода питьевая» и подаётся в водопроводную сеть города и на П1.

Отводимые от населённого пункта бытовые стоки и производственно-бытовые сточные воды предприятий поступают на канализационные очистные сооружения (КОС). В летний период часть бытовых стоков после очистки на КОС смешивается с очищенными ливневыми стоками и направляется на орошение сельскохозяйственных полей. Другая часть очищенных сточных вод в течение всего года направляется на подпитку оборотных систем воды 1-й, 2-й и 3-й категории предприятий. Оставшийся объём очищенных сточных вод сбрасывается в водоём.

Для обеспечения технической водой 1-ой категории на всех предприятиях устраиваются оборотные системы водоснабжения. Оборотная вода после охлаждения возвращается обратно в производство.

Загрязнённые производственные сточные воды (2-й и 3-й категории) Завод удобрений после очищаются на заводских очистных сооружениях ЛОС2 и ЛОС3 до качества, соответствующего требованиям технических вод 2-й и 3-й категории соответственно. Далее эти воды отправляются в систему повторно.

4. Выбор методов очистки и расчёт сооружений

Водопроводные очистные сооружения (ВОС №1).

1) Состав вод, поступающих на ВОС

Концентрация загрязнений на входе в ВОС:

ВВ = 150,0 мг/л

БПК_полн = 2,2 мг/л

ХПК = 8,5 мг/л

Cl = 11,0 мг/л

СС =100 мг/л

Ц = 70 мг/л

Fe= 5,3 мг/л

Требования к качеству воды на выходе из ВОС:

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Процеживание	Решетки	ВВ=10	ВВ=150	ВВ=135
Отстаивание с коагулированием	Отстойник	Вв = 90; Fe= 80; Ц = 60	ВВ=135 Fe= 5,3 Ц = 70 град	ВВ=13,5 Fe= 1,0 Ц = 28 град
Фильтрование	Осветлительный фильтр	ВВ=60	ВВ=13,5	ВВ=5,4
Ультрофильтрация	Ультро-фильтр	ВВ=92	ВВ=5,4	ВВ=0,4

Доза коагулянта (Al₂ (SO₄ )₃ ) определяется по двум показателям мутности и цветности:

а) Dк=f(M0)=48 мг/л (по СНиП, табл. 16).

б) Dк=4ÖЦмах=4Ö70=33,5 мг/л.

Принимаем большее значение. Dк=48 мг/л.

Определение потерь на водопроводных очистных сооружениях:

где:

Вл − влажность осадка, принимаемая Вл = 80%;

ρ − плотность осадка, принимаемая для минерального осадка ρ = 1,5;

масса осадка по сухому веществу, т/сут.:

где:

исходная концентрация взвешенных веществ, принимаемая из расчёта, мг/л;

концентрация взвешенных веществ на выходе из сооружения, принимаемая из расчёта, мг/л;

Q − производительность сооружения, м³ /сут.

В осветлителях:

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Канализационные очистные сооружения (КОС).

Определение концентрации загрязнений на входе в КОС:

Требования к качеству воды на выходе из КОС (с/х поля):

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Процеживание	Решётка	Вв = 10.	Вв = 224,5	Вв = 202,0
Отстаивание с коагуляцией.	Отстойник	Вв = 75; БПКполн = 65; ХПК = 60; Nобщ = 10; Pобщ = 5.	Вв = 202,0; БПКполн = 259,9; ХПК = 304,8; Nобщ = 28; Pобщ = 3,4.	Вв = 50,5; БПКполн = 91; ХПК = 121,9; Nобщ = 25,2; Pобщ = 3,2
Биохимическая очистка с последующим хлорированием.	Аэротенк с дефосфотированием и денитрификацией. Отстойник	Вв = 80; БПКполн = 90; ХПК = 70; СПАВ = 95; Nобщ =92; Pобщ = 90.	Вв = 50,5; БПКполн =91; ХПК = 121,9; СПАВ = 0,7; Nобщ =25,2; Pобщ = 3,2.	Вв = 10,1; БПКполн =9,1; ХПК =36,5; СПАВ = 0,04; Nобщ = 2,5; Pобщ = 0,32.

Определение потерь на канализационных очистных сооружениях:

В решётках:

В первичных отстойниках

В аэротенке.

где:

ρ − плотность осадка, принимается для органического осадка ρ = 1,05;

масса осадка по сухому веществу, т/сут.:

где:

Пр − прирост, мг/л:

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Локальные очистные сооружения (ЛОС1).

Концентрация загрязнений на входе в ЛОС.1:

Требования к качеству воды, используемой с/х полями:

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение		Эi , %.		мг/л.		мг/л.
Отстаивание	Отстойник		Вв = 50; БПКполн = 50;		Вв = 60,0; БПКполн = 30;		Вв = 30,0; БПКполн = 15,0;
Фильтрование	Фильтр		Вв = 60;.		Вв = 30,0		Вв = 12,0
Адсорбция.		Сорбционный фильтр.		НП = 97.		НП = 10,0.		НП = 0,3.

Определение потерь:

В отстойнике:

В фильтре:

Принимаем потери W=4+3=7 м/сут.

Смешение потока КОС и ЛОС1:

ВВ = (12 × 27993 + 10× 22007) / (27993 + 22007) = 11,11 мг/л

БПК_полн = (15 × 27993 + 9,1× 22007) / (27993 + 22007) = 12,4 мг/л

ХПК = (0 × 27993 + 36,5× 22007) /(27993 + 22007) = 1,61 мг/л

N_об = (0 × 27993 + 2,5× 22007) /(27993 + 22007) =1,10 мг/л

НП=(0,3 × 27993 + 0× 22007) /(27993 + 22007) = 0,7 мг/л

СПАВ =(0 × 27993 + 0,04× 22007) /(27993 + 22007) = 0,017 мг/л

Р_об = (0 × 27993 + 0,32× 22007) /(27993 + 22007) = 1,0 мг/л

СС = (250 × 27993 + 568× 22007) /(27993 + 22007) = 390 мг/л

Локальные очистные сооружения (ЛОС2)

Определение концентрации загрязнений на входе в ЛОС.2:

где:концентрация i-ых загрязнений поступающих потребителю, мг/л;

добавочная концентрация i-ых загрязнений, принимается из расчёта, мг/л;

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС2:

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Отстаивание с коагулированием.	Отстойник	ВВ = 60 БПКполн = 90 ХПК = 95 НП=40	ВВ = 170 БПКполн = 150 ХПК = 225 НП=3,5	ВВ = 68 БПКполн = 15 ХПК = 11,25 НП=2,1

Определение потерь:

В отстойнике с коагуляцией:

Общие потери

Локальные очистные сооружения (ЛОС3).

Определение концентрации загрязнений на входе в ЛОС3:

где:

концентрация i-ых загрязнений поступающих потребителю, мг/л;

добавочная концентрация i-ых загрязнений, принимаемая из расчёта, мг/л.

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС3:

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Отстаивание	Отстойник	ВВ = 80 БПКполн = 85 ХПК = 80 НП=60	ВВ = 306 БПКполн = 275 ХПК = 430 НП=11	ВВ = 61,2 БПКполн = 41,25 ХПК = 86 НП=4,4
Отстаивание с коагулированием.	Отстойник	ВВ = 90 БПКполн = 95 ХПК = 90 НП=60	ВВ = 61,2 БПКполн = 41,25 ХПК = 86 НП=4,4	ВВ = 6,12 БПКполн = 2,06 ХПК = 8,6 НП=1,76
Ионный обмен	Ионнообменый фильтр	СС=50	СС=2300	СС=1150

Определение потерь:

В отстойнике:

В отстойнике с коагуляцией:

Общие потери:

Смешение потоков, вышедшего из ЛОС2, и ЛОС3:

ВВ = (6,12 × 18000 + 68× 60000) / (18000 + 60000) = 52,2 мг/л

БПК_полн =(2,06 × 18000 + 15× 60000) / (18000 + 60000) = 12,0 мг/л

ХПК = (8,6 × 18000 + 11,25× 60000) / (18000 + 60000) = 10,6 мг/л

НП=(1,76 × 18000 + 2,1× 60000) / (18000 + 60000) = 2,02 мг/л

СС=(1150 × 18000 + 1100× 60000) / (18000 + 60000) = 1111 мг/л

N_общ. =(2,5 × 18000 + 2× 60000) / (18000 + 60000) = 2,11 мг/л

Р_общ. =(2,0 × 18000 + 1,5× 60000) / (18000 + 60000) = 1,6 мг/л

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС4:

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Отстаивание	Отстойник	ВВ = 60 БПКполн = 50 ХПК = 50 НП=60	ВВ = 52 БПКполн =12,0 ХПК =10,6 НП=2,02	ВВ = 20,8 БПКполн = 6 ХПК = 5,3 НП=0,8
Отстаивание с коагулированием.	Отстойник	ВВ = 90 БПКполн = 65 ХПК = 65 НП=60	ВВ = 20,8 БПКполн = 6 ХПК = 5,3 НП=0,8	ВВ = 2,08 БПКполн = 2,1 ХПК = 1,8 НП=0,3
Ионный обмен	Ионнообменый фильтр	СС=50	СС=530	СС=265

Определение потерь:

В отстойнике:

В отстойнике с коагуляцией:

Общие потери:

Смешение потоков, вышедшего из КОС, и ЛОС4:

ВВ = (10 × 22074 + 2,08× 77926) / (22074 + 77926) = 3,82 мг/л

БПК_полн = (9,1 × 22074 + 2,1× 77926) / (22074 + 77926) = 3,64 мг/л

ХПК = (36,5 × 22074 + 1,8× 77926) / (22074 + 77926) = 9,4 мг/л

НП= (0× 22074 + 0,3× 77926) / (22074 + 77926) = 0,23 мг/л

СС= (568 × 22074 + 265× 77926) / (22074 + 77926) = 332,0 мг/л

СПАВ = (0,04 × 22074 + 0 × 77926) / (22074 + 77926) = 0,008 мг/л

N_об = (2,5 × 22074 + 2,11 × 77926) / (22074 + 77926) = 2 мг/л

Р_об = (2,2 × 22074 + 1,6 × 77926) / (22074 + 77926) = 1,5 мг/л

Станция доочистки (СДО).

Требования к качеству воды на выходе из СДО:

СПАВ≤0,5 мг/л; N≤2,0 мг/л; Р≤0,5 мг/л

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Адсорбция.	Сорбционный фильтр.	Вв = 60 БПКполн = 70 ХПК=70 Nоб =65 Pоб=90	Вв = 10 БПКполн = 9,1 ХПК=36,5 Nоб =1,0 Pоб=0,32	Вв = 4 БПКполн = 2,7 ХПК=10 Nоб =0,4 Pоб=0,032

Определение потерь:

В фильтре:

Общие потери: W=3,0 м/сут

Подбор и расчет охладительных сооружений

Охладители технической воды 1-й категории Завод красителей (Охл.1).

Расчёт был выполнен на компьютере с помощью программы по расчёту «чистого» цикла оборотной системы водоснабжения промышленного предприятия. «КИВР» ver.1.00.

5. Разработка 2-ой схемы комплексного водоснабжения

Во второй схеме сточные воды 2 категории ПП №2 сбрасываются в горканализацию. Водоснабжение для 1 категории ПП №2 осуществляется водой, поступающей со станции доочистки. В связи с большим содержанием взвесей, сток 3 категории ПП №2 до сброса в горканализацию доочищается на ЛОС3. Требуетсяпересчёт сооружений КОС, СДО.

Канализационные очистные сооружения (КОС)

Смешение потокаQхп, Q2 и ЛОС3:

ВВ = (224 × 143200 + 170× 60000+6,12×17974) / (143200+60000 + 17974) = 191,6 мг/л

БПК_полн = (258,6 × 143200 + 150× 60000+2,06×17974) / (143200+60000 + 17974) = 208,2 мг/л

ХПК= (304,8 × 143200 + 225× 60000+86×17974) / (143200+60000 + 17974) = 259 мг/л

N_об = (28 × 143200 + 2× 60000+2,5×17974) / (143200+60000 + 17974) = 18,9 мг/л

НП= (0 × 143200 + 2,1× 60000+1,76×17974) / (143200+60000 + 17974) = 0,71 мг/л

СПАВ = (0,7 × 143200 + 0× 60000+0×17974) / (143200+60000 + 17974) = 0,4 мг/л

Р_об = (3,4 × 143200 + 1,5× 60000+2×17974) / (143200+60000 + 17974) = 2,77 мг/л

СС = (568 × 143200 + 1100× 60000+1150×17974) / (143200+60000 + 17974) = 759,6 мг/л

Определение концентрации загрязнений на входе в КОС:

ВВ =191 мг/л

БПК_полн = 208,2 мг/л

ХПК =259 мг/л

N_об = 18,9 мг/л

Cl = 51,9 мг/л

НП =0,71 мг/л

СС = 759 мг/л

СПАВ = 0,4 мг/л

Р_об = 2,77 мг/л

Требования к качеству воды на выходе из КОС (с/х поля):

Метод	Сооружение	Эi , %.		мг/л.	мг/л.
Процеживание	Решётка	Вв = 10.		Вв = 191	Вв = 172
Отстаивание с коагуляцией.	Отстойник	Вв = 75; БПКполн = 65; ХПК = 60; Nобщ = 10; Pобщ = 5.		Вв = 172; БПКполн = 208,2 ХПК = 259 Nобщ = 18,9 Pобщ = 2,77	Вв = 43 БПКполн = 72,87 ХПК = 103,6 Nобщ = 17,01 Pобщ = 2,63
Отстаивание с коагулированием.	Отстойник		ВВ = 90 БПКполн = 65 ХПК = 65 НП=60	ВВ = 43 БПКполн = 72,87 ХПК = 103,6 НП=0,71	ВВ = 4,3 БПКполн = 25,5 ХПК = 36,3 НП=0,28
Ионный обмен	Ионнообменый фильтр		СС=50	СС=759	СС=380
Биохимическая очистка с последующим хлорированием.	Аэротенк с дефосфотированием и денитрификацией. Отстойник	Вв = 80; БПКполн = 90; ХПК = 70; СПАВ = 95; Nобщ =92; Pобщ = 34.		Вв = 4,3 БПКполн = 25,5 ХПК = 36,3 СПАВ = 0,4 Nобщ = 17,01 Pобщ = 2,63	Вв = 0,86 БПКполн =2,5 ХПК =10 СПАВ = 0,02 Nобщ = 1,3 Pобщ = 1,7

Определение потерь на канализационных очистных сооружениях:

В решётках:

В первичных отстойниках

Во вторичных отстойниках

В аэротенке.

где:

ρ − плотность осадка, принимается для органического осадка ρ = 1,05;

масса осадка по сухому веществу, т/сут.:

где:

Пр − прирост, мг/л:

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Смешение потока КОС и ЛОС1:

ВВ = (12 × 27993 + 0,86× 22007) / (27993 + 22007) = 7,09 мг/л

БПК_полн = (15 × 27993 + 2,5× 22007) / (27993 + 22007) = 8,4 мг/л

ХПК = (0 × 27993 + 10× 22007) /(27993 + 22007) = 0,4 мг/л

N_об = (0 × 27993 + 1,3× 22007) /(27993 + 22007) =0,58 мг/л

НП=(0,3 × 27993 + 0× 22007) /(27993 + 22007) = 0,07 мг/л

СПАВ =(0 × 27993 + 0,02× 22007) /(27993 + 22007) = 0,008 мг/л

Р_об = (0 × 27993 + 1,7× 22007) /(27993 + 22007) = 0,7 мг/л

СС = (250 × 27993 + 380× 22007) /(27993 + 22007) = 307 мг/л

Станция доочистки (СДО).

Требования к качеству воды на выходе из СДО:

СПАВ≤0,5 мг/л; N≤2,0 мг/л; Р≤0,5 мг/л

Выбор методов очистки

Метод	Сооружение	Эi , %.	мг/л.	мг/л.
Адсорбция.	Сорбционный фильтр.	Вв = 60 БПКполн = 70 ХПК=70 Nоб =65 Pоб=90	Вв = 0,86 БПКполн = 2,5 ХПК=10,8 Nоб =1,3 Pоб=1,7	Вв = 0,4 БПКполн = 0,75 ХПК=3,24 Nоб = 0,45 Pоб=0,17

Определение потерь:

В фильтре:

Общие потери: W=0,23 м/сут

Список использованной литературы

1. Водный кодекс Российской Федерации. − М., 1995;

2. СанПиН 2.1.4.559 – 96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества. − М., 1996;

3. СНиП 2.04.02–84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. − М.: Стройиздат, 1985, − 136 с.;

4. СНиП 2.04.03–85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986, − 72 с.;

5. Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для вузов. / Яковлев С.В., Прозоров Е.Н. и др. − М.: Высшая школа, 1991, − 400 с.;

6. Комплексное использование водных ресурсов. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальностей 290800 − водоснабжение и водоотведение / Феофанов Ю.А., Подпорин А.В.; СПбГАСУ. − СПб., 1999, − 28 с.;