Розрахунок концентрації шкідливої речовини в місці водокористування

Контроль і управління якістю води у водоймах передбачає вирішення таких завдань: 1) визначення необхідного ступеня очищення стічних вод; 2) встановлення достатнього ступеня розбавляння стічних вод для того,

щоб у пункті водокористування домішки розсіювалися до безпечних концентрацій; 3) прогнозування якості води на певну перспективу. Ці завдання вирішують для водотоків і непроточних водойм. Розглянемо це для водотоків.

Розрахунок складу забруднень стічних вод. Для розрахунку середньої концентрації забруднень одного показника шкідливості, за наявності кількох потоків стічних вод, потрібні дані про витрати кожного потоку q_i і вміст у ньому домішки C_i:

C_сер = (q₁C₁ + q₂C₂+ ... + q_nC_n)/(q₁ + q₂+ ... + q_n). (7.1)

Порівнюючи розрахункове значення С_сер і гранично допустиму концентрацію (ГДК) цієї речовини у воді водного об'єкта, встановлюють, чи можливе скидання у водойми неочищених стічних вод, чи необхідне їх попереднє очищення. Залежно від величини С_сер і необхідної глибини очищення вибирають відповідний метод знешкодження стічних вод.

Визначення умов скидання стічних вод у водойму. Балансове рівняння змішування стічних вод з природними записують у такому вигляді:

qC^g_ст + aQC_p = (q + aQ)С_гдк, (7.2)

де q – витрати стічних вод, м³/добу; Q – найменші середньомісячні витрати ріки, м³/добу; C^g_ст – допустима концентрація забруднювальної речовини в стічних водах, мг/л; С_р – концентрація тієї самої забруднювальної речовини в річці, мг/л; С_ГДК – санітарний норматив забруднювальної речовини у воді водойми, мг/л; а – коефіцієнт змішування стічних вод з водою ріки.

Розв'язуючи рівняння відносно C^g_ст , дістанемо вираз

C^g_ст = aQ (С_ГДК – C_p)/q + С_ГДК, (7.3)

який дає змогу визначити допустиму концентрацію забруднювальних речовин у стічних водах перед скиданням у водойму і визначити необхідний ступінь очищення Е за співвідношенням

E = 100 (С_ст – C^g_ст)/С_ст,(%) (7.4)

де С_ст – фактична концентрація забруднення в стічних водах, мг/л.

У разі високого забруднення води водойми, тобто при С_р ≥ С_ГДК, рівняння (7.3) набуває вигляду

C^g_ст ≤ С_ГДК. (7.5)

У цьому випадку вимоги до стоків будуть такими самими, як до водойми в місці скидання стічних вод (у розрахунковому створі).

Друге завдання – визначення максимальної граничної концентрації полютанта (С_мг), яку можна допустити в стоках перед скиданням (ГДК в пункті водоспоживання). її значення визначають за формулою

С_мг = aQ (ГДК – C_p)/q + ГДК. (7.6)

Отже, С_мг беруть за основу при вжитті заходів санітарної охорони водойм. За допомогою цього рівняння можна визначити умови, за яких розбавляння стоків у водоймі неможливе, і скидання повинно виключатися. Якщо вода нижче від місця скидання вже забруднена так, що

С_мг = С_ГДК, або [С_мг + aQ/q(ГДК – С_р)] > ГДК,

то в цих умовах скидання стічних вод не допускається, навіть якщо нормативні вимоги до води водойми віднести до стічних вод.

Розрахунок необхідного ступеня очищення стічних вод за вмістом завислих речовин. Допустимий вміст завислих речовин (C^g_ст) в очищуваних стічних водах, які скидають у водойми, розраховують виходячи з балансу забруднень з урахуванням розбавляння стоків водою ріки за рівнянням

C^g_ст = C_доп(aQ/q + 1) + С_р (7.7)

де С_доп – допустиме збільшення вмісту завислих речовин у водоймі в результаті скидання стічних вод, мг/л, (вміст завислих речовин не повинен зростати більш ніж на 0,25 для господарсько-питного і на 0,75 мг/л – для культурно-побутового водозабезпечення); С_р – концентрація завислих речовин у водоймі до скидання стічних вод, мг/л; а – коефіцієнт змішування стічних вод з водою водойми; Q – найменша середньомісячна витрата води, м³/с; q – витрати стічних вод, м³/с.

Необхідний ступінь очищення розраховують за формулою

Е = (С_ст – C^g_ст) / E_ст ∙ 100 %, (7.8)

де С_ст – концентрація завислих речовин у стічних водах до очищення, мг/л.