8 Визначення умов відведення стічних вод у водні об'єкти

Більша частина стічних вод відводиться до водних об’єктів, де скидана вода змішується з природною. Зараз річковий стік приблизно на 2-3 % складається зі скидних вод. Але в малих річках, що протікають біля великих міст, цей відсоток значно більший.

Умовою достатнього захисту водотоків та водойм від забруднення при скиді зворотних вод є забезпечення дотримання норм якості природних вод, зокрема ГДК відповідного виду водокористування. Досягнення цієї вимоги здійснюється завдяки забезпеченню необхідного ступеню очистки зворотних вод, а також умовам змішування та розбавлення вод, що скидаються, з водою водного об’єкту – приймача стічних вод.

8.1 Визначення ступеню змішування та розбавлення стічних вод,

що надходять у водойму

Розбавлення є одним з основних факторів знешкодження стічних вод, що находять до водойми. Хоча при розведенні загальна кількість забруднюючої речовини, що надходить у водойму, не змінюється, його знешкоджуючий ефект не викликає сумнівів. Якщо у водойму поступила якась стічна рідина, то далі вона завжди буде змішуватись з водою водойми. Розведення діє однаково як на консервативні, так і на неконсервативні речовини. Розведення стічних вод у річному потоці зумовлено змішуванням забруднених струменів із суміжними більш чистими струменями під впливом турбулентного перемішування.

Для розрахунку розведення в середніх та великих ріках найбільше поширення набув метод Фролова-Родзилера, згідно якому коефіцієнт змішування визначають за рівнянням:

, (8.1)

де Q – витрата води у створі, м³/с; q – витрата стічної води, м³/с; L – довжина русла від випуску стічних вод до розрахованого створу (за течією), м; е – основа натурального логарифму; α – коефіцієнт, що враховує гідравлічні фактори змішування та визначається за рівнянням:

, (8.2)

де  - коефіцієнт звивистості ріки, який дорівнює відношенню відстані від місця випуску стічних вод до розрахункового створу за фарватером до відстані між цими пунктами по прямій, L/L_пр;  - коефіцієнт, який залежить від місця випуску стічних вод: =1 – для берегового випуску,  =1,5 – для випуску в річний потік; Е – коефіцієнт турбулентної дифузії, який для рівнинних рік визначається за формулою:

, (8.3)

де - середня швидкість течії ріки, м/с; Н – середня глибина річного потоку, м.

Для полегшення розрахунків в додатку А наведені чисельні значення величини в залежності від значення .

Кратність основного розведення стічних вод перед розрахунковим пунктом водокористування розраховуємо згідно рівнянню:

, (8.4)

де а – коефіцієнт змішування, що показує, яка частина річної витрати Q бере участь в розведенні стічних вод.

Приклад 8.1.1. Витрата стічних вод підприємства, які скидаються у річковий потік, складає 0,24 м³/с. Середньомісячна витрата води у річці дорівнює19,5 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці – 0,15 м/с, середня глибина ріки – 1,8 м. Коефіцієнт звивистості русла – 1,17. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу дорівнює 750 м. Визначити а та n стічних вод перед розрахунковим пунктом водокористування.

Розв’язання. 1. Визначаємо коефіцієнт Е згідно рівняння (8.3):

.

2. Визначимо коефіцієнт, який враховує гідравлічні фактори змішування, згідно рівняння (8.2). При цьому коефіцієнт =1,5.

3. Коефіцієнт змішування а визначимо згідно рівняння (8.1):

.

4. Кратність розведення n находимо згідно рівнянню (8.4):

= 14,25

8.1.2 Задачі для самостійного рішення

Задача 1. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування для наступних умов: Q=21 м³/с, q=0,778 м³/с, =0,3 м/с, Н=1,2 м, L=11000, L_пр=10000 м. Випуск стічних вод береговий. (Відп.: а=0,47, n=13,7).

Задача 2. Визначити коефіцієнт змішування для наступних умов:

Q=13,2 м³/с, q=0,0849 м³/с, =0,81 м/с, Н=0,86 м, L=11000, L_пр=10000 м, =1,5. Випуск стічних вод - береговий. (Відп.: а=0,47).

Задача 3. Витрата стічних вод складає 0,39 м³/с. Найменша середньомісячна витрата води у річці складає 34,1 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці = 0,18 м/с, середня глибина води ріки – 2,2 м. Коефіцієнт звивистості русла 1,14. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу 950 м. Випуск стічних вод передбачається у річковий потік. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування.

Задача 4. Витрата стічних вод складає 0,22 м³/с. Найменша середньомісячна витрата води у річці складає 18,1 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці = 0,14 м/с, середня глибина води ріки – 1,32 м. Коефіцієнт звивистості русла 1,21. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу 500 м. Випуск стічних вод передбачається у річковий потік. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування.

Задача 5. Витрата стічних вод складає 0,4 м³/с. Найменша середньомісячна витрата води у річці складає 26,8 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці = 0,19 м/с, середня глибина води ріки – 1,8 м. Коефіцієнт звивистості русла 1,22. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу 600 м. Випуск стічних вод передбачається у річковий потік. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування.

Задача 6. Витрата стічних вод складає 0,36 м³/с. Найменша середньомісячна витрата води у річці складає 22,3 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці = 0,21 м/с, середня глибина води ріки – 2,14 м. Коефіцієнт звивистості русла 1,35. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу 750 м. Випуск стічних вод передбачається у річковий потік. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування.

Задача 7. Витрата стічних вод складає 0,68 м³/с. Найменша середньомісячна витрата води у річці складає 26,4 м³/с. Середня швидкість течії ріки на розрахунковій ділянці = 0,11 м/с, середня глибина води ріки – 2,5 м. Коефіцієнт звивистості русла 1,14. Відстань від місця випуску стічних вод до розрахункового створу 1000 м. Випуск стічних вод передбачається у річковий потік. Визначити коефіцієнт змішування та кратність розведення перед розрахунковим пунктом водокористування.

8.2 Визначення ступеню очистки стічних вод перед скиданням їх

у водойму та розрахунок ГДС

Скидання стічних вод у водний об’єкт дозволяється при дотриманні умов санітарно-гігієнічного нормування (С_ГДК) у контрольному створі, віддалення якого від місця скидання стічних вод залежить від призначення водного об’єкта і складає не більше 500 м для об’єкта рибогосподарського призначення та

1000 м для потреб населення.

При визначенні умов скидання стічних вод спочатку визначають значення – гранично допустима концентрація консервативних забруднюючих речовин в скидних стічних водах, мг/л:

(8.5)

де n – кратність розведення; - фонова концентрація забруднюючої речовини у річці (мг/л або г/м³).

Консервативні речовини (іони металів та інші сполуки) при попаданні у водний об’єкт змінюють свою концентрацію в основному за рахунок розведення та осадження. Неконсервативні речовини (нафтопродукти, спирти, нітрати, феноли, формальдегід та інші органічні сполуки) піддаються фізико-хімічній та біохімічній деструкції, тобто їх зруйнування відбувається за участю бактерій.

Для неконсервативних речовин розрахункове рівняння має вигляд:

(8.6)

де k – коефіцієнт неконсервативності, який показує швидкість розкладання речовини у воді, 1/добу;

- час протікання стічних вод від місця випуску до контрольного (розрахункового) створу, діб.

Час визначається за формулою:

(8.7)

Для розрахунку час переводиться в доби. Коефіцієнт перерахунку дорівнює 1/86400.

Коефіцієнти неконсервативності для деяких речовин при 20^оС наведено у табл. 8.1. Ними рекомендується користуватись для наближених розрахунків.

Таблиця 8.1 - Коефіцієнти неконсервативності для найбільш розповсюджених речовин (при розрахунку за натуральним логарифмом)

Речовина		Речовина
Азот амонійний	0,069	Нафтопродукти	0,1
Азот нітратний	1,0	ОП-7	0,007
Азот нітрітний	10,8	ОП-10	0,006
Аміловий спирт, алкілсульфонат	0,47	Органічні речовини за БСКп та ХСК	0,1
Бензин	2,4	Органічні речовини за БСК5	0,2
Гідрохінон, лігносульфонат	0,14	Пірокатехін	0,14
Іони амонію	0,5	Резорцин	0,11
м-крезол	0,21	Розчинений кисень	0,46
о-крезол, синтанол-ВТ-15А	0,18	СПАР, тимол	0,05
м-ксиленол	0,08	Оцтовий ангідрид	0,49
п-ксиленол, тимол	0,05	Фенол	0,38
Метиловий спирт	0,57	Формальдегід	1,4
α-нафтол, пірогаллол	0,1	Фурфурол	0,55

_______________________

¹⁾ при температурі води, що відрізняється від 20^оС, коефіцієнти не консервативності слід перерахувати за формулою:

Необхідний ступінь очищення стічних вод визначається як відношення різності вихідної концентрації забруднюючих речовин до їх очищення С та гранично допустимої концентрації тих же речовин після очищення до вихідної концентрації:

(8.8)

Ступінь очищення звичайно визначають за наступними показниками:

- зваженими речовинами,

- БПК,

- киснем,

- токсичними речовинами.

В якості контрольної речовини, яка свідчить про те, що дія даного об’єкту на водойму відповідає допустимому, служить універсальна характеристика, яку називають гранично допустимим скидом (г/с), яка визначається для всіх категорій водокористування як добуток максимальних витрат стічних вод q (м³/с) на концентрацію (г/м³):

(8.9)

Приклад 8.2.1. Стічні води (q=0,76 м³/с) скидаються у водойму господарсько-питного призначення, в якому фонова концентрація іонів міді складає 0,56 мг/л. Неочищені стічні води містять 150 мг/л міді. Кратність розведення у контрольному створі дорівнює 19,7. Розрахувати необхідний ступінь очищення стічних вод та величину ГДС (ГДК для міді дорівнює 1 мг/л).

Розв’язання. 1. Розрахуємо концентрацію іонів міді в стічних водах перед скиданням у водойму. Так як мідь відноситься до консервативних речовин, визначимо за рівнянням (8.5):

.

2. Необхідний ступінь очищення визначимо згідно (8.8):

3.Розрахуємо ГДС згідно (8.9):

8.2.1 Задачі для самостійного розв’язання

Задача 1. Визначити необхідний ступінь очистки стічних вод та ГДС для підприємства, що скидає стічні води (q = 0,2 м³/с), які містять нітрити у кількості 8 мг/л, у ріку, витрата води у якій складає 60 м³/с та використовується для господарсько-побутових цілей. Фонова концентрація нітритів у воді ріки 1,5 мг/л, температура води 20^оС. Коефіцієнт змішування складає 0,59. ГДК для нітритів 3 мг/л.

Задача 2. Визначити необхідний ступінь очистки стічних вод та ГДС для підприємства, що скидає стічні води (q = 4 м³/с), які містять фенол з концентрацією 2,7 мг/л, у ріку, витрата води у якій складає 87 м³/с та використовується для рибогосподарського призначення. Фонова концентрація фенолу у воді ріки 0,0005 мг/л, температура води 20^оС. Коефіцієнт змішування складає 0,59. ГДК для фенолу 0,001 мг/л.

Завдання 3. Визначити необхідний ступінь очищення стічних вод та величину ГДС для підприємств, що скидають стічні води у водойми різного призначення.

№ варіанту	q, м3/с	Іони металу та їх концентрація				Кратність розведення, n	Призначення водойми
		Метал	Вихідна в стічній воді	Фонова у річці	ГДК
1	0,89	Zn	96	0,006	0,01	14,6	р.-г.
2	1,45	Fe	200	0,1	0,3	17,3	г.-п.
3	0,59	Co	85	0,05	0,1	13,5	г.-п.
4	0,36	Pb	37	0,003	0,1	20,6	р.-г.
5	0,21	Hg	0,05	0,0003	0,005	5,5	г.-п.
6	0,22	Cd	0,01	0,0006	0,001	5,4	г.-п.

8.3 Розрахунок необхідного ступеню очищення стічних вод

за зваженими речовинами

Згідно санітарним правилам, гранично допустима концентрація зважених речовин в стічних водах, що скидаються у водний об’єкт, визначається за формулою:

(8.10)

де р – допустиме санітарними нормами збільшення вмісту зважених речовин у водоймі після скидання стічних вод: для водойм господарсько-питного водопостачання – до 0,25 мг/л; для рибогосподарських водойм та водойм культурно-побутового користування – 0,75 мг/л; - фонова концентрація зважених речовин у воді водойми, мг/л.

Після визначення а та необхідний ступінь очищення стічних вод

за зваженими речовинами визначається згідно рівнянню (8.8).

Приклад 8.3.1. Стічні води (q=0,778 м³/с) з концентрацією завислих речовин (ЗР) 298 мг/л скидаються у річку (Q=21 м³/с). Коефіцієнт змішування дорівнює а=0,47. Фонова концентрація ЗР у водоймі 20 мг/л. Визначити необхідний ступінь очистки від завислих речовин.

Розв’язання. 1. Виконуємо розрахунок згідно рівняння (8.10):

2. Розрахунок ступеню очистки стічних вод від завислих речовин виконуємо згідно рівняння (8.8):

8.4 Розрахунок допустимої температури стічних вод перед

спуском у водойму

Розрахунок на підвищення температури проводять за умов, що температура води влітку (максимальна температура) не повинна підвищуватись в місці скидання стічних вод більше, як на 3^оС.

Максимальна температура скинутих у водойму стічних вод визначається за такою формулою:

(8.11)

де - допустиме за санітарними нормами підвищення температури води у водоймі на 3^оС, - максимальна температура води у водоймі літньої пори перед місцем випуску стічних вод, ^оС.

Отримане розрахункове значення необхідно порівняти з фактичною температурою стоків , призначених до скиду у водойму. При цьому має виконуватись така умова: .

Якщо стічних вод, що підлягають скиду у водойму менше розрахункового значення , то охолодження стоків перед скиданням не потрібне.

Коли ж стічних вод більше значення , то охолодження їх перед скиданням у водойму обов’язкове, і його виконують до моменту досягнення величини .

Необхідний ступінь охолодження стічних вод перед скиданням у природні водойми визначають за рівнянням:

(8.12)

Приклад 8.4.1. Стічні води з температурою 35^оС і об’ємом 0,78 м³/с скидаються у літню пору в річку, температура води у якої складає 18^оС, а середньомісячний об’єм – 17 м³/с. Визначте допустиму температуру стічних вод перед їх скиданням за умови, що коефіцієнт змішування дорівнює 0,45,

і порівняйте її з фактичною температурою скидання.

Розв’язання. Максимальну допустиму температуру стічних вод перед спуском в річку визначаємо згідно рівняння (8.11):

Оскільки фактична температура стічних вод менше розрахованої величини , охолодження стоків перед скиданням не потрібне.

8.5 Визначення необхідного ступеню очищення стічних вод за БСК

та вмісту розчиненого кисню

При потраплянні стічних вод у ріки та водойми зниження концентрації органічних речовин, виражена через БСК, відбувається як за рахунок розведення, так і завдяки процесам самоочищення.

Допустиму БСК_п стічних вод при скиданні їх у водойму визначають за рівнянням:

(8.13)

де - гранично допустима БСК_п суміші річкової і стічної води у розрахунковому створі, мг/л: для водойм питного та культурно-побутового призначення 1 та 2 категорії цей показник дорівнює 4 і 6 відповідно; - БСК_п річкової води до місця випуску стічних вод, мг/л; k₁ – константа швидкості споживання кисню стічними водами;  - тривалість переміщення води від місця випуску стічних вод до розрахункового створу, діб, визначається згідно рівняння (8.7).

Для суміші річкових та стічних вод k₁₍₂₀₎ = 0,10. Для проміжних температур k₁ визначається за формулою:

(8.14)

Значення k₁ можна приймати також за табл. 8.2.

Значення величини в залежності від змінних k₁ та  наведені в табл. 8.3.

Значення константи швидкості споживання кисню річкової води для більшої надійності розрахунків звичайно приймають рівним нулю.

Таблиця 8.2 – Значення k₁ при температурі води t

t, oC	k1	t, oC	k1	t, oC	k1
0	0,04	14	0,08	25	0,126
5	0,05	16	0,09	26	0,13
9	0,06	20	0,10	28	0,14
10	0,063	22	0,11	29	0,15
12	0,07	24	0,12	30	0,158

Таблиця 8.3 – Значення в залежності від k₁ та

k1	, діб.
	0,25	0,6	1	1,5	2	2,5	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0,04	0,98	0,99	0,91	0,871	0,832	0,794	0,759	0,692	0,631	0,575
0,06	0,966	0,933	0,871	0,813	0,769	0,708	0,661	0,575	0,501	0,487
0,08	0,955	0,912	0,832	0,769	0,692	0,631	0,757	0,489	0,408	0,331
0,11	0,944	0,891	0,794	0,708	0,631	0,572	0,601	0,398	0,316	0,251
0,12	0,833	0,871	0,759	0,661	0,575	0,501	0,436	0,331	0,251	0,191
0,14	0,922	0,851	0,724	0,617	0,525	0,447	0,332	0,275	0,200	0,145
0,16	0,912	3,832	0,692	0,575	0,479	0,398	0,331	0.299	0.159	0,110
0,18	0,903	0,813	0,661	0,537	0,437	0,355	0,288	0,191	0,126	0,083
0,2	0.891	0,794	0,631	0,501	0,393	0,316	0,251	0,168	0,100	0,063
0,22	0,881	0,776	0,603	0,478	0,363	0,283	0,219	0,132	0,079	0,049
0,24	0,871	0,759	0,575	0,437	0,331	0,251	0,191	0,110	0,063	0,036
0,26	0,861	0,741	0,550	0,407	0,302	0,224	0.166	0,091	0,050	0,025
0,28	0,851	0,724	0.525	0,380	0,275	0,199	0,145	0,076	0,050	0,021
0,3	0,841	0,708	0,501	0,335	0,251	0,178	0,126	0,063	0,032	0,016
0,4	0,794	0,631	0,398	0,251	0,158	0,100	0,063	0.025	0,010	0,004
0,5	0,750	0,565	0,316	0,178	0,100	0,056	0.032	0,010	0,003	0,001

Якщо розрахункове значення більше фактичного значення БСК_п стічних вод, що підлягають скиданню у річку, то біохімічне очищення стічних вод не потрібне.

Якщо менше БСК_п стічних вод, то біохімічне очищення перед випуском у водойму є обов’язковим до одержання розрахункового значення .

Необхідний ступінь очищення за БСК_п обчислюють згідно рівняння:

(8.15)

де - повна біохімічна потреба стічної води у кисні, мг/л.

При розрахунку кисневого режиму водойми виходять з поглинання стічними водами тільки того розчиненого кисню, який містить річкова вода у місці скидання стічних вод. При цьому якщо концентрація розчиненого у річковій воді кисню не стане нижче за 4 г/м³(для водойм господарського призначення) або 6 г/м³ (для водойм рибогосподарського призначення) протягом перших двох діб, то зменшення не відбувається і в подальшому.

Формула для визначення розрахункової концентрації розчиненого кисню у стічних водах має наступний вигляд:

(8.16)

де – розрахункова концентрація розчиненого кисню в очищених стічних водах, мг/л; n – ступінь розведення (замість значення n-1 може бути використано рівний цьому вираз ; – вміст розчиненого кисню в річковій воді до скидання стічних вод, мг/л; - біохімічна потреба річкової води у кисні, мг/л; – гранично допустима концентрація розчиненого кисню, яка повинна бути у розрахунковому створі після скидання стічних вод, мг/л; 0,4 – коефіцієнт для перерахунку повного споживання кисню у двохдобове.

Якщо розрахункова концентрація менше тієї, яка характерна для проектованих до скидання у водойму стічних вод, то вони повинні бути очищені. Тоді необхідний ступінь очищення визначають за формулою:

. (8.17)

Розрахунок кисневого режиму стічних вод та необхідний ступінь їх очищення за вмістом розчиненого кисню виконують для визначення забрудненості стічних вод органічними речовинами.

Приклад 8.5.1. Стічні води (q=2 м³/с) скидаються у водойму господарсько-побутового призначення (Q=36 м³/с). Кратність розведення – 5,5. Час протікання води від місця скидання до розрахункового створу – 0,8 діб. Повна біохімічна потреба стічних вод у кисні = 100 мг/л, температура стічних вод – 30 ^оС, річкової води – 20^оС. Біохімічна потреба річкової води у кисні =2,2 мг/л. Вміст розчиненого кисню у річковій воді до скидання стічних вод =8 мг/л, після скидання - =4 мг/л.

Визначити необхідний ступінь очищення від забруднювачів, що визначають БПК з урахуванням розрахункової концентрації кисню у стічних водах.

Розв’язання. 1. Визначимо гранично допустиму концентрацію за БСК_п стічних вод при скиданні їх у водойму згідно рівнянню (8.13):

2. Необхідний ступінь очищення за БСК_п обчислюємо згідно рівняння (8.15):

3. Визначаємо розрахункову концентрацію розчиненого кисню стічних вод згідно формулі (8.16):

4. Необхідний ступінь очищення за розрахунковою концентрацією кисню у стічних водах визначаємо згідно (8.17):

8.6 Розрахунок ступеня очищення стічних вод за вмістом

шкідливих речовин

Якщо в стічних водах міститься декілька шкідливих речовин, то всі компоненти, присутні у стічних водах, розбиваються на групи з однаковим ЛПШ. В одну групу шкідливості включають речовини з однаковим ЛПШ для рибогосподарського водокористування, а в іншу – речовини з однаковим ЛПШ та класом небезпеки не нижче 2 для господарсько-побутового та культурно-побутового використання.

При нормуванні якості води у водоймах питного та культурно-побутового призначення використовують три види ЛПШ: санітарно-токсикологічний, загально-санітарний та органолептичний. Для водойм рибогосподарського водокористування до вказаних груп ЛПШ додаються ще дві: токсикологічний та рибогосподарський.

Для кожної групи з однаковим ЛПШ визначають суму відношень концентрацій речовин, що містяться у стічній воді, до їх ГДК згідно рівнянню:

(8.18)

Після цього розраховують суму відношень концентрацій цих речовин у воді водойми (річки) до скидання у нього стічних вод до їх ГДК:

(8.19)

Підсумкові значення та отримують шляхом складання за усіма видами ЛПШ.

Необхідний ступень очищення за шкідливими речовинами визначають згідно рівнянню:

(8.20)

де n – кратність розведення стічних вод.

Перевірочний розрахунок з метою визначення гранично допустимої концентрації кожного інгредієнта, що нормується, у контрольному (розрахунковому) створі ( ) виконується за формулою:

(8.21)

де - вихідна концентрація компоненту у стічних водах, мг/л;

- його фонова концентрація, мг/л.

Рівняння (8.21) дозволяє прогнозувати санітарний стан водного об’єкта у контрольному створі при заданій кількості і складі стічних вод (q, ), при місцевих умовах розведення стічних вод (a, Q) та вихідному санітарному стані водного об’єкта ( ).

У якості аналогічного контрольного показника може бути використано - концентрація шкідливої речовини в максимально забрудненому струмені, яка визначається згідно рівнянню:

(8.22)

Скидання стічних вод вважається допустимим, якщо зберігається умова .

Приклад 8.6.1. Стічні води (q=2 м³/с) скидаються у водойму господарсько-побутового призначення (Q=36 м³/с). Коефіцієнт змішування а=0,25. Вміст шкідливих речовин, , мг/л: миш’як – 0,06; ртуть – 0,05; селен – 0,02; нітрати (за азотом) – 10; нафта – 0,07; цинк – 2,0; фтор – 1,0; аміак – 2,0; кадмій – 0,01; фенол – 0,2; бензол – 0,2.

Фонова концентрація шкідливих речовин у воді водойми, , мг/л: кадмій – 0,001; аміак – 0,01; цинк – 0,05; нафта – 0,01; бензол – 0,2; ртуть – 0,001; фтор – 0,5; нітрати – 2,0.

Розрахувати ступінь очищення від шкідливих речовин, концентрації усіх шкідливих речовин, що скидаються, у контрольному створі та в максимально забрудненому струмені та зробити висновок щодо допустимості скиду.

Розв’язання. 1. Виконаємо розрахунок кратності розведення згідно рівняння (8.4):

2. Для розрахунку ступеню очищення розділимо шкідливі речовини за групами по ЛПШ.

2.1. Санітарно-токсикологічний ЛПШ (згідно табл. 6.1):

В стічній воді: фтор, цинк, бензол.

В річковій воді: фтор, цинк, бензол.

Розрахунок виконуємо згідно рівнянь (8.18), (8.19):

2.2 Загально-санітарний ЛПШ (згідно табл. 6.1)

В стічній воді: миш’як, ртуть, селен, свинець, аміак, нітрати.

В річковій воді: кадмій, ртуть, аміак, нітрати.

2.3 Органолептичний ЛПШ (згідно табл. 6.1)

В стічній воді: нафта, фенол

В річковій воді: нафта

Підсумкові сумарні значення: =242,3; =1,388. Необхідний ступінь очищення визначаємо за формулою (8.20):

3. Концентрації шкідливих речовин у контрольному створі визначаємо за формулою (8.21):

миш’як ,

цинк ,

нафта

і так далі для усіх речовин, що скидаються.

8.6.1 Задачі для самостійного розв’язання

Задача 1. Стічні води (q=0,4 м³/с) з концентрацією завислих речовин (ЗР) С = 250 мг/л скидаються у річку (Q=20 м³/с), вода якої відноситься до категорії культурно-побутового використання. Коефіцієнт змішування а=0,75. Концентрація ЗР у річці =5 мг/л. Для даної ділянки водойми допустиме збільшення вмісту ЗР р=0,75 мг/л. Визначте необхідний ступінь очищення стічних вод від ЗР. (Відп.: 66,45 %).

Задача 2. Витрата води у річці дорівнює 200 м³/с, а концентрація зважених речовин (ЗР) – 12 мг/л. У ріку скидають стічні води (СВ) з витратою q=0,2 м³/с. Визначити, яку кількість ЗР можуть містити СВ, щоб у створі скиду при повному змішуванні з ними річкової води вміст ЗР збільшився на 0,25 мг/л (санітарна норма)? (Відп.: 262,5 мг/л).

Задача 3. Фоновий вміст зважених речовин (ЗР) у річці (Q=70 м³/с) складає 10 мг/л. У водостік скидають стічні води (СВ) (q=3 м³/с), що містили до очищення 650 мг/л ЗР. На скільки відсотків були очищені стічні води, якщо після їх змішування з річковою водою вміст ЗР не перевищив 10,5 мг/л?

(Відп.: 96,6 %).

Завдання 4. Визначити необхідний ступінь очищення стічних вод від забруднюючих зважених речовин. Після очищення стічні води скидаються у водойму, призначену для господарчо-питного водоспоживання.

Параметри стічних та природних вод	Варіанти
	1	2	3	4	5
Витрата води, Q, м3/с	36	102	280	560	162
Витрата стічних вод, q, м3/с	3	3,5	10	20	5
Концентрація зважених речовин у річці, , мг/л	6	12	11	10,5	11,5
Концентрація зважених речовин у стічній воді, мг/л	180	210	165	240	320
Коефіцієнт змішування, а	0,3	0,35	0,5	0,7	0,5

Задача 5. Нагріті стічні води з температурою 56^оС і витратою 4,2 м³/с скидаються у літню пору в річку, температура води якої складає 18,4^оС, а витрата Q=87 м³/с. Визначити необхідний ступінь охолодження стічних вод перед скиданням у річку за умови, що коефіцієнт змішування дорівнює 0,3. (Відп.: 28,6 %).

Завдання 6. Розрахувати максимальну температуру стічних вод, що скидаються, та обґрунтувати висновок щодо необхідності їх охолодження перед скиданням для наступних варіантів:

Параметри стічних та природних вод	Варіанти
	1	2	3	4	5
Витрата води, Q, м3/с	36	70	280	520	280
Витрата стічних вод, q, м3/с	3	2,5	10	18	12
Температура води у річці, , оС	19	17	18	15	14
Температура стічних вод, tфакт , оС	38	30	45	40	50
Коефіцієнт змішування, а	0,3	0,25	0,5	0,6	0,4

Завдання 7. Визначити необхідний ступінь очищення від забруднювачів, що визначають БСК з урахуванням розрахункової концентрації кисню в стічних водах. Температуру в річці прийняти рівною 20^оС.

Параметри стічних та природних вод	Варіанти
	1	2	3	4	5	6	7
Витрата стічних вод, q, м3/с	2,5	10	15	7	6	1	5
Час протікання води, , діб	1	1,5	2	0,4	0,7	1	0,95
БСКп СВ, , мг/л	130	420	600	95	240	330	320
Константа споживання кисню, kст	0,11	0,13	0,15	0,16	0,18	0,12	0,14
Витрата річкової води, Q, м3/с	70	280	520	120	100	35	28
БСКп води, , мг/л	1,8	2,5	2,4	1,7	2,3	1,3	1,4
Вміст кисню у воді, Ов, мг/л	8	8,2	7,2	7,5	7,2	7,3	7,8
Коефіцієнт змішування, а	0,25	0,5	0,6	0,3	0,67	0,2	0,25
Тип водойми	г.-п.	р.-г.	р.-г.	р.-г.	р.-г.	г.-п.	г.-п.

Задача 8. Річкова вода містить 15 мг/л іонів хлору. До неї скидають стічні води (СВ) (q=4 м³/хв) з концентрацією NaCl – 250 мг/л. У створі повного змішування річкової та СВ концентрація хлор-іонів складає 17 мг/л. Визначити витрату води у річці. (Відп.: 4,5 м³/с).

Задача 9. У річку (Q=50 м³/с) скидають стічні води (СВ) (q=0,4 м³/с), що містять Na₂SO₄ з концентрацією 800 мг/л. У створі повного змішування вміст сульфат-іонів складає 60 мг/л. Визначити вміст сульфат-іонів у річковій воді до скидання у неї СВ. (Відп.: 56,2 мг/л).

Завдання 10. Розрахувати концентрації забруднюючих речовин (ЗР) у максимально забрудненому струмені контрольного створу та зробити висновок щодо допустимості такої концентрації з точки зору санітарно-гігієнічних вимог.

Параметри стічних та природних вод	Варіант
	1	2	3	4	5
Витрата СВ, q, м3/с	3	4	5	6	1
Концентрація зважених речовин у річці, , мг/л	0,5	0,06	0,3	4	1,5
Витрата річкової води, Q, м3/с	36	87	162	130	35
Концентрація ЗР , мг/л	0,003	0,005	0,0002	0,05	0,01
Коефіцієнт змішування, а	0,3	0,25	0,5	0,35	0,2
ЗР та їх ГДК	Cd 0,005	Pb 0,03	Hg 0,0005	Zn 1,0	нафта 0,05

Задача 11. Стічні води (СВ)( q=4 м³/с), що містять, мг/л: As – 0,1; Hg – 0,001; бензол – 0,6; фенол – 0,003; ПАР – 1,0; скидаються у водойму господарсько-питного призначення (Q=102 м³/с). Фонова концентрація у водоймі та ГДК забруднюючих речовин (ЗР) характеризуються наступними значеннями, мг/л: As – 0,02 (0,05); Hg – 0,0002 (0,0005); бензол – 0,03 (0,5); фенол – 0,0005 (0,001); ПАР – 0,2 (0,5). Коефіцієнт змішування – 0,45. Визначити необхідний ступінь очищення СВ від розчинених ЗР, розрахувати концентрацію ЗР у контрольному створі та обґрунтувати висновок щодо допустимості скидання СВ.

Задача 12. У складі річкової води визначені наступні інгредієнти, мг/л: БСК₅ – 2; Fe – 0,03; Cu – 0,0008; Pb – 0,02; Ni – 0,005; Cd – 0,0004; Zn – 0,09; нітрати – 20; сульфати – 56; хлориди – 150; нафта – 0,045; аміак – 0,06. Чи відповідає якість води завданого об’єкту нормативним вимогам для речовин:

а) господарчо-питного призначення;

б) рибогосподарського призначення.

Задача 13. Стічні води (СВ) скидаються у водотік господарчо-питного водокористування. Кратність розведення СВ n=70. Концентрація забруднюючих речовин (ЗР) у СВ, у водотоці (до скидання СВ) і відповідні ГДК мають наступні значення, мг/л: Ni (0,55; 0,06; 0,1), As (0,25; 0,03; 0,05), Cr³⁺ (1,1; 0,35; 0,5), Zn (0,8; 0,6; 1,0), аміак (1,5; 0,6; 2,0). Визначити необхідну ступінь очищення СВ та концентрацію ЗР в максимально забрудненому струмені (Відп.: Е80 %).

Задача 14. Стічні води (СВ) скидаються у водотік рибогосподарського призначення. Кратність розведення СВ – 80. Концентрація забруднюючих речовин (ЗР) у СВ, у водотоці (до скидання СВ) і відповідні ГДК мають наступні значення, мг/л: сульфати (75, 20, 100), хлориди (150, 35, 300), фосфати (0,08; 0,04; 0,05), СПАР (0,6; 0,08; 0,5), Fe (1,5; 0,05; 0,1), Cu (0,5; 0,0005; 0,001); Mn (0,1; 0,006; 0,01), нафта (0,2; 0,03; 0,05), фенол (0,004; 0,0005; 0,001).

Визначити необхідний ступінь очищення СВ та концентрацію ЗР в максимально забрудненому струмені.

Завдання 15. Визначити необхідний ступінь очищення СВ і концентрацію ЗР в контрольному створі. Відомості про ЛПШ та ГДК взяти з табл. 6.1.

Параметри стічних та природних вод	Витрата
	1	2	3	4	5	6
1	2	3	4	5	6	7
Витрата СВ, q, м3/с	2,5	3,5	5	7	12	18
Витрата річкової води, Q, м3/с	70	100	150	200	400	550
Коеф.змішування, а	0,3	0,4	0,45	0,5	0,7	0,8
Концентрація зважених речовин у СВ, , мг/л:

1	2	3	4	5	6	7
Аміак	2,5	3,0	3,1	2,2	0,08	0,3
Нітрати (за NO3-)	42	50	52	48	49	60
Фосфати	4,0	4,8	3,8	5,0	0,08	0,1
СПАР	1,0	1,8	0,8	2,0	0,8	1,2
Нафта	-	0,9	1,0	0,5	0,08	-
Цинк	1,5	2,0	2,6	2,4	-	1,0
Кадмій	0,007	-	0,003	0,01	0,0008	0,001
Хром (+3)	0,8	0,9	1,0	1,2	0,009	0,01
Концентрація ЗВ у річці, Св , мг/л
Аміак	1,0	0,8	0,5	0,7	0,02	0,01
Нітрати (по NO3-)	10	11	14	8	20	22
Фосфати	1,2	1,8	2,0	0,5	0,02	0,03
СПАР	0,1	0,2	0,3	0,1	0,1	0,2
Нафта	-	0,03	0,01	0,06	0,01	-
Цинк	0,2	0,4	0,1	0,5	-	0,04
Кадмій	0,0005	-	0,0002	0,0006	0,0001	0,0003
Хром (+3)	0,2	0,3	0,1	0,14	0,001	0,002
Призначення водойми	г.-п.	г.-п.	г.-п.	г.-п.	р.-г.	р.-г.