Тема 2 Моделювання процесів розповсюдження забруднюючих речовин у воді водного об’єкта

2.1 Процес перемішування стічних вод з водою водного об’єкта

При потраплянні стоків у водний об’єкт (водойму, ріку і т. д.) стічні води перемішуються з його водою. Відбувається зниження рівня забрудненості стічної води за рахунок розбавлення з більш чистою водою водного об’єкта.

Коефіцієнт перемішування води стоку з водою водного об’єкта (водойми, водотоку) показує, яка частина об’єму води водойми (витрати води річки) перемішується із даним об’ємом стічних вод.

Коефіцієнт перемішування води стоку з водою водного об’єкта розраховується у тому разі, коли стічні води у розрахунковому створі розповсюджуються не по всій ширині русла.

Коефіцієнт Кз змішування визначається формулою

К_з = , (2.1)

або К₃ = [ 1 – exp (-к )] / [ 1 + ] ,

де Q_в – об’єм води у водоймі або витрати води у річці;

Q_c – об’єм (витрати) стічних вод;

L – довжина русла по фарватеру від випуску стоків до розрахункового створу;

к - коефіцієнт гідроумов змішування;

е = 2,71.

Коефіцієнт гідроумов визначається виразом

К = К_м К_р , (2.2)

де К_м – коефіцієнт місцеположення випуску стічних вод (для берегового випуску К_м =1, для випуску в розрізі русла К_м=1,5);

К_р – коефіцієнт звивистості русла;

Д_т – коефіцієнт турбулентності дифузії;

Q_с – об’єм (витрати) стоку.

Коефіцієнт звивистості русла визначається відношенням

Кр = L / Lm, (2.3)

де L – довжина русла по його фарватеру від місця випуску до розрахункового створу;

L_m – мінімальна відстань по прямій лінії між цими створами.

2.2 Процес розбавлення стічних вод у непроточній

водоймі

Рівень забруднення стоків, як правило, більш значний порівняно з концентрацією цих речовин у водному середовищі. Перемішуючись, стічні води у водному об’єкті розбавляються його водою. Відбувається розбавлення забрудненої стічної води збільш чистою водою водного об’єкта.

Розбавлення – це процес зменшення вмісту домішки у водному об’єкті (водоймі, річці і т. д.) з віддаленістю від місця випуску стоків, викликаний перемішуванням стічних вод із водним середовищем, в яке вони випускаються.

Кратність розбавлення – це показник, який показує, у скільки разів знизився вміст домішки у розрахунковому створі стосовно її первинної концентрації.

Розглянемо процес розбавлення стічних вод у непроточній водоймі. Для непроточних водойм кратність розбавлення розраховуються за формулою

n_в = (K_с Q_в + Q_с) / Q_с , (2.4)

де K_с – коефіцієнт змішування;

Q_в – об’єм водойми;

Q_с – об’єм стоку.

Зрозуміло, що у місці випуску стоків кратність розбавлення стічної води дорівнює одиниці (n_в = 1). З віддаленням від місця випуску в розбавленні тієї ж самої маси домішки, що була у даному об’ємі стоків, бере участь все більший об’єм води даної водойми. Кратність розбавлення стоків збільшується, а вміст забруднюючої речовини в одиниці об’єму води водойми пропорційно зменшується.

Показник кратності розбавлення об’єму стічних вод у водному об’ємі водойми є універсальною характеристикою. Він показує, у скільки разів у розрахунковому створі збільшився об’єм води, що бере участь у розбавленні стоку, стосовно первинного об’єму стічних вод.

У граничному випадку, коли в процесі розбавлення бере участь увесь можливий для даної водойми об’єм води, настає повне перемішування стічних вод з водою водойми, тобто повне можливе розбавлення.

Вміст домішки у воді визначається концентрацією.

Концентрація конкретної забруднюючої речовини у стічних водах і у воді водойми, як правило, відрізняється. Від її величини залежить швидкість зниження вмісту домішки у воді даного розрахункового створу водойми, тобто ефективність процесу розбавлення. Тому, крім кратності розбавлення стоків, процес розбавлення характеризується ще й показником інтенсивності процесу розбавлення стічних вод.

Інтенсивність процесу розбавлення стічних вод у водоймищі без течії кількісно характеризується показником інтенсивності за формулою

n_вс = , (2.5)

де Сс - концентрація забруднюючої речовини у стічних водах, г/куб.м;

Св ^- концентрація даної речовини у водоймі до випуску стоків, г/куб.м;

Сн - концентрація речовини у розрахунковому створі, г/куб.м.

Інтенсивність процесу розбавлення стічних вод у водоймищі характеризує зниження концентрації даної речовини у водоймищі в розрахунковому створі відносно її концентрації у стічній воді.

Для водойм кратність n розбавлення і коефіцієнт Кз змішування пов’язані між собою залежністю

Kз = (n - 1) Qc / Qв . (2.6)