Прогнозирование загрязнения при смешении сточных вод с водой водоема
4.5.1 Определение приоритетных загрязняющих веществ и источников их сброса
При анализе
совокупности источников сброса наиболее
приоритетные загрязняющие вещества
можно определять по максимальной
величине отношения
.
Приоритетные
источники сброса для определенных
примесей с
из дальнейших расчетов можно исключить.
4.5.2 Расчет смешения сточных вод с водой водоема
Для того чтобы определить степень очистки или разбавления сточных вод перед их отведением в водный объект, необходимо установить величину коэффициента смешения сточных вод γ с водой водоема по формуле Фролова-Родзиллера
,
где е=2,72; l – расстояние по фарватеру от створа выпуска сточных вод до расчетного створа, м;
Расчетные створы
- для водных объектов хозяйственно-бытового водопользования находятся в 1 км выше по течению от ближайшего пункта водопользования;
- для объектов рыбохозяйственного водопользования расчетные створы располагаются не далее чем в 500 м от створа сброса сточных вод.
а – коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения; определяется по формуле
,
где φ – коэффициент извилистости реки, рассчитывается по формуле
,
где lпр – расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой, м;
ξ – коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод, ξ = 1 (выпуск у берега) или ξ = 1,5 (выпуск в стрежень);
D – коэффициент турбулентной диффузии, м2/с; определяется по формуле
,
где Vср – средняя скорость течения реки, м/с;
hср– средняя глубина реки на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа, м.
Для приближенных расчетов принимают:
D = 0,005 м2/с при средних условиях смешения (равнинные реки);
D = 0,02 м2/с при интенсивных условиях смешения (горные реки).
Кратность разбавления, n, рассчитывают по формуле
,
гдеnн– кратность начального разбавления; при решении задач значение nнпринимается равным единице;
nо– кратность основного разбавления;
,
где γ – коэффициент смешения;
q – расход сточной воды, м3/с;
Q – расход воды в водотоке (минимальный расход 95 %-й обеспеченности для наиболее маловодного месяца гидрологического года), м3/с.
Расчет концентрации ЗВ в произвольном створе
Концентрацию примеси Ср, г/м3, в произвольном (расчетном) створе находят из уравнения материального баланса примеси:
,
откуда
,
где γ – коэффициент смешения на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа.
Прогноз осуществляется путем сравнения Срс установленной для данного вещества ПДК. Если Ср не больше ПДК, то прогноз благоприятен и, следовательно, меры, принимаемые на предприятии для очистки или разбавления сточных вод, достаточны. В противном случае необходимо принять меры по уменьшению количества сточных вод или концентрации в них вредного вещества либо за счет дополнительных систем очистки, либо совершенствованием технологических процессов.
Пример
В реку хозяйственно-питьевого водоснабжения сбрасываются сточные воды, содержащие взвешенные вещества, свинец, этилбензол, стирол, нефтепродукты, ПАВ( см. таблицу).
Расчетные створ находится на расстоянии 1 км от места выпуска сточных вод.
Таблица
Исходные данные
Q, м3/с |
q, м3/ч |
l, м |
Vср, м/с |
hср, м |
10,5 |
17096 |
1000 |
0,3 |
2,9 |
Определить концентрации загрязняющих веществ в расчетном створе.
Расчет
Рассчитывается коэффициент турбулентной диффузии
м2/с
Определяется коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения
.
Рассчитывается коэффициент смешения сточных вод с водой водоема по формуле Фролова-Родзиллера
Определяется концентрация загрязняющих веществ в водоеме в расчетном створе. Исходные данные и результаты расчета приведены в таблице.
Таблица
Сводная таблица расчетов смешения
Наименование загрязняющего вещества |
Концентрация загрязняющего вещества, г/м3 |
ПДК, г/м3 |
||
в стоках Сст |
в водоеме Сф |
в расчетном створе Ср |
||
Взвешенные вещества |
3,0 |
12,0 |
7,41 |
3,0 |
Свинец |
0,0045 |
0,0049 |
0,0047 |
0,1 |
Этилбензол |
0,005 |
- |
0,00255 |
0,001 |
Стирол |
0,06 |
- |
0,03059 |
0,1 |
Нефтепродукты |
0,09 |
0,046 |
0,068 |
0,05 |
ПАВ |
0,55 |
0,043 |
0,302 |
0,1 |
Анализ результатов расчета
Концентрация загрязнения в расчетном створе Ср, после смешения вод водоема со сточными водами предприятия превышает ПДК по пяти компонентам: взвешенным веществам, этилбензолу, нефтепродуктам, ПАВ. Необходима разработка мероприятий по очистке сбрасываемых сточных вод по указанным выше компонентам.
Практическая работа 10
Прогнозирование уровня загрязнения водоема при сбросе сточных вод
Цель работы: получить навыки прогнозирования уровня загрязнения водоема при сбросе в него сточных вод.
Задание
Согласно заданному варианту определить кратность основного разбавления и концентрацию примеси в контрольном створе.
Сравнить полученные концентрации с ПДК и сделать выводы о необходимости проведения природоохранных мероприятий.
Исходные данные
В реку хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования сбрасываются сточные воды, содержащие соединения хрома (VI).
Сброс происходит у берега, условия смешения средние, коэффициент извилистости φ=1,2.
Ближайший пункт водопользования находится на расстоянии S, км, ниже по течению от места выпуска сточных вод.
Фоновая концентрация Сф=0,5 ПДКр.х, ПДКв =0,1 г/м3, расход воды в водотоке Q, м3/с, расход сточных вод q, м3/ч, концентрация соединений хрома в сточной воде Сст, мг/дм3.
Варианты заданий приведены в таблице.
Таблица
Варианты заданий
Номер варианта |
S, км |
Q, м3/с |
q, м3/ч |
Сст, мг/дм3 |
1 |
1,5 |
50 |
20 |
50 |
2 |
1,2 |
50 |
50 |
50 |
3 |
1,3 |
45 |
30 |
50 |
4 |
1,4 |
50 |
35 |
75 |
5 |
1,6 |
45 |
40 |
55 |
6 |
1,2 |
40 |
45 |
60 |
7 |
1,3 |
50 |
25 |
80 |
8 |
1,4 |
40 |
30 |
40 |
9 |
1,5 |
55 |
35 |
45 |
10 |
1,6 |
40 |
40 |
50 |
11 |
1,7 |
45 |
45 |
55 |
12 |
1,8 |
55 |
50 |
60 |