Методы расчета допустимых концентраций вредных веществ в сточных водах

Степень разбавления сточных вод определяется отношением объема воды в водоеме к количеству поступивших в него сточных вод. Скорость разбавления зависит от скорости смешения сточных вод с водами водоема во времени и пространстве, что определяется гидрологическими особенностями водоема: глубиной, скоростью течения, уклоном дна и другими условиями.

Скорость смешения зависит и от конструкции выпускного устройства. Необходимо, чтобы выпуск сточных вод обеспечивал наиболее полное их смешение с водами водоема в месте выпуска. Для этого применяются подводные трубопроводы с выпуском сточных вод на некотором расстоянии от берега.

Рассеивающие выпуски создают известный запас надежности для всех расчетов последующего (основного) разбавления на пути от места выпуска до расчетного пункта водопользования. Они тем более необходимы, чем ближе пункт водопользования расположен к месту выпуска сточных вод.

Впервые расчетный метод определения условий отведения сточных вод в водоемы на основе уравнения баланса был предложен Черкинским С.Н. (в проточные водоемы).

В дальнейшем метод был уточнен путем включения в расчет коэффициента смешения, предложенного В.А.Фроловым – И.Д.Родзиллером.

Расчетное выражение имеет вид [7]:

С_ППВ = (q C_ОТ + γ Q C_Ф ) / (q + Q ), (3)

где Q и q – соответственно расход воды в водотоке и расход сточных вод, м³/с;

C_Ф и C_ОТ - соответственно концентрации загрязняющего вещества в водотоке (фоновая) и в сточных водах, мг/л;

γ - коэффициент смешения;

С_ППВ – концентрация данного вредного вещества перед расчетным пунктом водопользования, мг/л.

По (3) определяется прогноз санитарного состояния воды в водоеме при всех заданных параметрах путем сравнения С_ППВ с установленной для данного вещества ПДК. При С_ППВ < ПДК прогноз считается благоприятным, т.е. меры, принятые для очистки или разбавления сточных вод, достаточны. В противном случае (С_ППВ > ПДК) необходимо либо уменьшить количество сточных вод, либо концентрацию в них вредного вещества за счет очистки или совершенствования техпроцесса.

Методы расчета разбавления сточных вод отличаются степенью схематизации процесса формирования качества воды при заданных гидрологических режимах и применяются в зависимости от необходимой точности решения, а также консервативности примесей. Консервативные загрязняющие вещества не поддаются никаким превращениям и изменяют свою концентрацию только при разбавлении. Неконсервативные вещества изменяют свою концентрацию вследствие процессов самоочищения.

Метод Фролова-Родзиллера

Метод расчета разбавления сточных вод в проточных водоемах (реках) с консервативным ингридиентом, основанный на результатах экспериментальных исследований.

Внесенные в водоем (реку) со сточными водами загрязнители распределяются в воде водоема согласно следующему уравнению:

qС_СТ + γ Q C_Ф = (q + γQ) С_max , (4)

где Q и q – соответственно расчетный расход воды в водоеме (реке) и расход сточных вод, м³/с;

С_max – концентрация внесенных со сточными водами загрязнителей после

смешения с водами водоема в максимально загрязненной струе, мг/л;

С_СТ и C_Ф - концентрации внесенных загрязнителей одинакового вида (однонаправленного действия) в сточных водах и в водах водоема на месте выпуска сточных вод, мг/л.

Если вместо С_max в (4) ввести С_пр.доп (максимально допустимый уровень загрязнения в соответствии с требованиями “Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”) и решить уравнение относительно С_СТ, то (4) примет следующий вид

С_СТ = (γQ / q ) (C_ПР.ДОП – С_Ф) + С_ПР.ДОП, (5)

где С_СТ – максимально допустимая концентрация загрязнений в сточных водах, мг/л;

Коэффициент смешения γ определяется по следующим соотношениям (полученным на основе экспериментальных исследований)

γ =(1-β) / [1+( βQ/q)]; β=exp(-α ), (6)

где L – расстояние по форватеру от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа (пункта) водопользования, м;

α - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения и определяемый из выражения

α = ζ φ , (7)

где φ – отношение расстояний между местом выпуска и местом водопользования;

Е – коэффициент турбулентной диффузии, равный для равнинных речных водоемов Е= V_ср x H_ср/200, где V_ср – средняя скорость течения реки, м/ч;

Н_ср – средняя глубина русла, м [4]/

Таким образом учитывается связь между санитарными требованиями к условиям выпуска сточных вод в водоемы, необходимой степенью очистки, гидрологическими показателями.