3. Розрахунок коефіцієнта змішування води водойми зі стічними водами

Ступінь змішування стічних вод з водою водойми залежить від витрати води у водоймі, швидкості течії, глибини, звивистості русла, гідравлічної характеристики ложа, витрати стічних вод, умов випуску (конструкції оголовку) та ряду інших факторів.

При визначенні ступеня змішування не можна приймати до врахування всю витрату річки, так як поблизу місця випуску достатньо повного змішування ще немає – воно відбувається на деякій відстані від місця випуску.

Для врахування витрати річки, що приймає участь у змішуванні, вводять коефіцієнт змішування , що показує, яка частина витрати річки змішується зі стічними водами в даному створі. При випуску стічних вод у проточні водойми величину  визначають за методом В.А.Фролова, И.Д. Родзіллера і А.В. Караушева за напівемпіричною залежністю:

. (2.2)

де Q – витрата води ( при 95%–ній забезпеченості) у створі річки в місці випуску, м³/с;

q – витрата стічних вод, м³/с;

L – відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу за течією (фарватеру) річки, м.

е – основа натуральних логарифмів, дорівнює 2,72;

a – коефіцієнт, що враховує гідравлічні фактори змішування в річці, визначають за формулою a=   

де  – коефіцієнт хвилястості ріки, що дорівнює відношенню відстані від місця випуску стічних вод до контрольного створу за фарватером l_ф до відстані між цими ж пунктами по прямій, l_пр, =l_ф/l_пр=1,1–1,2. Слід врахувати, що контрольний створ, для якого визначають коефіцієнт змішання, розташовується на 1 км вище від розрахункового;

 – коефіцієнт, який залежить від конструкції випуску стічних вод у водойму: при береговому випуску =1,0, при випуску у фарватер =1,5, при дифузійному випуску =3,0;

Е – коефіцієнт турбулентної дифузії, який для рівнинних річок визначають за формулою:

, (2.3)

де V_p – середня швидкість течії ріки на ділянці, м/с;

H_p – середня глибина ріки на ділянці, м.

2.4 Визначення необхідного ступеня очищення стічних вод

Для визначення ступеня очищення стічних вод збирають та аналізують матеріали гідрогеологічної і гідробіологічної характеристик району і водоймищ: сезонні стоки та стоки для року 95%–ої забезпеченості; мінімальні середньомісячні літні й зимові витрати в розрахункових створах; гідравлічні характеристики русел для мінімальної середньодобової витрати 95%–ої забезпеченості в розрахункових створах.

Ступінь очистки стічних вод, що скидають у водойми визначають за кількістю завислих речовин, допустимою величиною БПК, кількістю розчиненого у водоймі кисню, зміні активної реакції, температурі води водойми, допустимою концентрацією шкідливих речовин.

Зв’язок між санітарними вимогами до умов випуску стічних вод у водойми (відповідність складу і властивостей води у водоймі, що використовують для водокористування встановленим нормативом) і необхідною ступеню очистки стічних вод перед скиданням їх у водойму в загальному вигляді виражається нерівністю:

, (2.4)

де C_ex – концентрація забруднень стічних вод після очищення;

q – витрата стічних вод, що скидається у водойму, м³/с;

C_р – концентрація забруднень у воді водойми вище випуску, мг/л;

C_ГДК – граничнодопустима концентрація забруднень у воді водойми, мг/л.

З нерівності (2.4) визначають концентрацію шкідливих речовин, яка повинна бути отримана в результаті очистки і знезараження стічних вод.

. (2.5)

Ступінь необхідної очистки визначають за формулою:

. (2.6)

Допустима концентрація завислих речовин у стічних водах, що скидають, у відповідності до санітарних правил може бути визначена за формулою:

, (2.7)

де m – допустиме збільшення вмісту завислих речовин у воді водойми після скидання стічних вод (у залежності від категорії водокористування), г/м³;

C_р – вміст завислих речовин у водоймі до скидання стічних вод, г/м³.

Допустиму БПК стічних вод, що підлягають скиданню у водойму, L_ex розраховують на підставі балансу біохімічної потреби в кисні суміші річкової води й стічних вод у розрахунковому створі за формулою:

, (2.8)

де L_р – БПК_повн річкової води до місця випуску стічних вод, мг/л;

L_ГДК – гранично допустима БПК суміші річкової і стічних вод у розрахунковому створі, мг/л;

k₁ i k₂ – константи швидкості споживання кисню стічною і річковою водою відповідно;

t – час переміщення води від місця випуску стічних вод до розрахункового пункту в добах, що дорівнює відношенню відстані за фарватером від місця випуску стічних вод до розрахункового створу до середньої швидкості течії води в річці на даній ділянці.

Допустиму мінімальну величину БПК стічних вод, що скидають у водойму визначають виходячи з вимог Правил [7] про збереження у водоймі мінімальної кількості розчиненого кисню після скидання стічних вод (6 мг/л для рибогосподарських і 4 мг/л для усіх інших водойм).

Температура стічних вод, при якій дотримуються санітарні умови відносно температури води у створі пункту водокористування:

, (2.9)

де T_r – максимальна температура води водойми до випуску стічних вод у літній час, ^оС;

T_N – допустиме (не більше ніж на 3^оС) підвищення температури води водойми.

Згідно з вимогами Правил [8] для комунальних споруд повного біологічного очищення стічних вод встановлені такі нормативи гранично допустимого вмісту забруднюючих речовин (мг/л):

– біохімічна потреба у кисні (БПК_повн) – не більше за 15;

– хімічне споживання кисню – не більше за 80;

– завислі речовини – не більше за 15.