2. Расчет научно – технических нормативов

Расчет предельно допустимых сбросов в водные объекты провели согласно методике 7.

Под ПДС понимается масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС определяется по каждому загрязняющему компоненту в сточных водах, исходя из категории водопользования, фоновой концентрации вещества в водном объекте (выше выпуска сточных вод) и

условий смешения и разбавления сточных и природных вод.

Исходные данные для расчета ПДС сточных вод предприятия «Водоканал» в р. Шексна приведены в таблице 2, характеристика реки – 3.

Таблица 2 – Исходные данные для расчета ПДС

Наименование вещества	Концентрация вещества, содержащегося в сточных водах, поступающих на очистку, Сст , мг/дм3	Фоновая концентрация вещества в реке, Сф , мг/дм3	Предельно допустимая концентрация вещества, СПДК, мг/дм3
Взвешенные вещества	250	4,42	20
БПК5	200	1,30	2
NH4+	30	0,51	0,5
NO3	45	1,16	40
Cl-	35	2,29	300
SO4	150	18,00	100
PO4	15	0,05	0,2
ПАВ	10	0	0,5

Таблица 3 – Характеристика реки Шексна

Основные характеристики	Значения при р = 95%
Обеспеченные расходы воды, м3/с	98,3
Средняя скорость течения, м/с	0,83
Средняя глубина, м	4,50
Ширина потока, м	850
Коэффициент шереховатости русла	0,638
Коэффициент извилистости русла	1,2

Расчет разбавления сточных вод в водотоках. В соответствии с методикой 7 используется понятие кратность разбавления на участке от пункта сброса сточных вод до заданного створа. Кратность разбавления рассчитывается по формуле:

n = (q +   Q) / q, (1)

где  - коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода водотока смешивается со сточной водой; Q – расчетный расход воды в водотоке (расход 95% обеспеченности), м³/с; q – максимальный расход сточных вод, м³/с.

Коэффициент смешения рассчитывается по формуле:

 = , (2)

где L – длина русла водотока от выпуска сточных вод до расчетного створа, a – коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения, определяемый по формуле:

а = , (3)

где φ – коэффициент извилистости русла, определяемый как отношение длины русла от выпуска до расчетного створа к расстоянию между этими сечениями по прямой; ξ – коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод (для берегового выпуска ξ = 1, для руслового выпуска ξ = 1,5); D – коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент турбулентной диффузии для равнинных водотоков определяется по формуле:

D =v_срН_ср /200, (4)

где v_ср – средняя скорость течения водотока на участке между сбросом сточных вод и расчетным створом, м/с; Н_ср – средняя глубина водотока на том же участке, м.

Состав и качество вод водных объектов после спуска в них сточных вод должны соответствовать в расчетных створах нормативам водопользования. Согласно методике 7, расчетным створом для водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей, состав и свойства воды должны удовлетворять рыбохозяйственным требованиям либо непосредственно в месте выпуска, либо в створе, определяемом в каждом конкретном случае органами рыбоохраны, но не далее, чем 500 м от места выпуска.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод по загрязняющим веществам. Предельно допустимое содержание веществ в сточной воде, разрешенной к спуску в водный объект, С_доп (г/м³) определяется по формуле:

, (5)

где – допустимое санитарными нормами увеличение содержания загрязняющих веществ в водном объекте после спуска сточных вод, г/м³; С_ф – содержание загрязняющих веществ в водном объекте до места спуска в него сточных вод, г/м³.

Степень необходимой очистки по загрязняющим веществам рассчитывается по формуле:

а_ст = , (6)

где С_ст - содержание взвешенных веществ в сточной воде до очистки, мг/дм³.

Расчет ПДС по загрязняющим веществам. Величина ПДС с учетом требований к составу и качеству воды в водных объектах для всех категорий водопользования определяется по формуле:

ПДС = q  С_доп , (7)

где q – максимальный средний расход сточных вод, м³/с; С_доп – содержание загрязняющих веществ в сточных водах, г/м³.

Коэффициент турбулентной диффузии определили по формуле (4):

D = 0,83 4,50 / 200 =0,0187

Коэффициент, зависящий от гидравлических условий смешения, рассчитали по формуле (3):

а = = 0,3025

Коэффициент смешения определили по формуле (2):

 = = 0,43

Кратность разбавления нашли по формуле (1):

n = (3,94 + 0,43  98,3) / 3,94 = 11,7282

Предельно допустимое содержание С_доп каждого загрязняющего вещества в сточной воде определили по формуле (5) и сравнивали с С_ст .

187,15 мг/дм³

условие С_ст  С_доп не выполняется;

9,51 мг/дм³

условие С_ст  С_доп не выполняется;

0,39 мг/дм³

условие С_ст  С_доп не выполняется;

456,68 мг/дм³

условие С_ст  С_доп выполняется;

3493,89 мг/дм³

условие С_ст  С_доп выполняется;

979,71 мг/дм³

условие С_ст  С_доп выполняется;

1,81 мг/дм³

условие С_ст  С_доп не выполняется;

5,86 мг/дм³

условие С_ст  С_доп не выполняется.

Необходимую степень очистки по каждому загрязняющему веществу определили по формуле (6):

= = 25,14 %;

= = 95,25 %;

= 98,7 %;

;

;

;

= 87,93 %;

= 42,4 %.

Расчеты показывают, что дополнительная очистка сточных вод требуется по взвешенным веществам, сульфат – ионам, ионам аммония, ПАВ.

Поскольку ионы аммония, нитрат- , фосфат- , сульфат – ионы относятся к загрязнениям однонаправленного действия, проверяем выполнение условия:

С_см =

С_см =

Условие не выполняется, поэтому устанавливаем более глубокую степень очистки для каждого из четырех показателей и находим предельное значение их концентрации в очищенном стоке. Кратность превышения равна 12,5.

м/дм³; м/дм³; м/дм³;

м/дм³

Проверяем выполнение условия:

С_см =

Условие выполняется.

Предельно допустимый сброс сточных вод по каждому виду загрязнений определили по формуле (7), в результате сравнения и выбора минимального значения С_ст :

ПДС_в.в = = 2655954 г/ч;

ПДС_БПК5 = = 218433,6 г/ч;

ПДС_NH4 = = 439,7 г/ч;

ПДС_NO3 = = 51062 г/ч;

ПДС_so4 = = 170208 г/ч;

ПДС_PO4 = = 2056,7 г/ч;

ПДС_Cl = = 496440 г/ч;

ПДС_ПАВ = = 81699,8 г/ч.

Необходимая степень очистки по каждому загрязняющему веществу определили по формуле:

= С_ст – ПДС;

= 900000 – 2655954;

= 720000 – 218433,6 = 501566,4 г/ч;

= 108000 – 439,7 = 107560,3 г/ч;

= 162000 – 51062 = 110938 г/ч;

= 126000 – 170208;

= 540000 – 2056,7 = 537943,3 г/ч;

= 54000 – 496440;

= 36000 - 81699,8.

Расчеты показывают, что дополнительная очистка требуется по нитрат- , фосфат – ионам, ионам аммония.