ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени

Федеральное Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания

Отчет по задаче №1

«Расчет характеристик сбросов сточных

вод предприятий в водоемы»

Выполнил:

Студент

Вариант:

1БСТ15008

Москва, 2018 г.

Цель работы:

1. Вычислить концентрацию наиболее вредного компонента после разбавления водой реки сточной воды предприятия в месте водопользования и проследить изменения этой концентрации по фарватеру реки.

2. Составить алгоритм решения задачи. Вывести конечную формулу определения максимально допустимой концентрации вредного компонента сточных вод. С помощью таблиц исходных данных получить численное значение конечной формулы и занести результат в таблицу конечных результатов.

3. Построить график зависимости концентрации вещества от расстояния до места водосброса.

Таблица величин:

Обозначение параметра или показателя	Название параметра или показателя	Единицы измерения	Физический смысл или определение показателя.
V	Скорость течения	м/с	Быстрота движение тела.
H	Средняя глубина на участке	м	Расстояние от дна до поверхности.
L	Расстояние до места водопользования	м	Степень удалённости от места сброса до места водопользования.
Q1	Расход воды в реке	м3/с	Объем воды, протекающей через площадь живого сечения в единицу времени.
LS	Шаг, с которым необходимо проследить изменение концентрации токсичного компонента по фарватеру реки	м	Равномерный интервал, на которые поделено расстояние до места водопользования.
Pb	Вредный компонент	-	Свинец.
Q2	Расход воды	м3/с	Объём воды, протекающей через поперечное сечение водотока за единицу времени.
C	Концентрация вредного компонента	мг/л	Количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды.
Сф	Фоновая концентрация	мг/л	Количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды в естественных условиях.
ПДК	Предельно допустимая концентрация	мг/л	Максимально допустимое количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды в месте водозабора.
	Коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку	-	Коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку.
Lф/Lпр	Коэффициент извилистости реки	-	Отношение расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска сточных вод до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой.
D	Коэффициент турбулентной диффузии	м2/с	Характеризует степень рассеивания вещества вследствие турбелнтности.
α	Коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания	-	Коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.
β	Коэффициент влияния сточных вод	-	Коэффициент влияния сточных вод
γ	Степень полноты разбавления	-	Степень полноты разбавления.
K	Кратность разбавления	-	Характеризует интенсивность процесса снижения концентрации загрязняющих веществ в водоемах или водотоках, вызванного перемешиванием и разбавлением СВ в окружающей водной среде.
Cст.пред.	Предельная концентрация в стоке	мг/л	Уровень очистки сточных вод, при котором после их смешивания с водой в водоёме у расчётного пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК.
ПДС	Предельно допустимый сток	м3*мг/(с*л)	Масса вещества 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.
Св	Реальная концентрация вредного компонента	мг/л	Реальное количество вредного компонента, содержащееся в единице объёма воды.

Алгоритм решения:

При решении задачи для начала необходимо вычислить коэффициент турбулентной диффузии. В данной задаче предполагается, что исследуемые реки являются равнинными, потому справедливо приближение (формула 2):

Где V – скорость течения реки, м/с; H – средняя глубина, м.

Далее необходимо рассчитать коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания:

Где  - коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку (выпуск у берега =1); L_ф/L_пр - коэффициент извилистости реки, равный отношению расстояния по фарватеру полной длины русла от выпуска сточных вод до места ближайшего водозабора к расстоянию между этими двумя пунктами по прямой; D – коэффициент турбулентной диффузии.

Используя формулы (2) и (3), получаем:

Далее следует вычислить коэффициент влияния сточных вод:

Где L – расстояние до места водозабора; - коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания.

Подставляя формулу (4) в формулу (5), получаем:

Далее рассчитаем степень полноты разбавления сточных вод в водоёме:

Подставим формулу (6) в формулу (7) и получим:

Кратность разбавления в общем случае следует определять по формуле:

Подставим формулу (8) в формулу (9):

Далее необходимо определить, какое количество загрязняющих веществ может быть сброшено предприятием, чтобы не превышать нормативы. Расчёт ведётся по формуле:

Подставив формулу (10) в (11), получим:

Где С_{ст.пред.} – максимальная концентрация, которая может быть допущена в сточных водах, или тот уровень очистки сточных вод, при котором после их смешивания с водой в водоёме у расчётного пункта водопользования степень загрязнения не превышает ПДК; ПДК – предельно допустимая концентрация.

Определение реальной концентрации вредного компонента в водоёме в месте ближайшего водозабора. Эта величина не должна превышать ПДК. Сама реальной концентрация находится по формуле:

Подставим формулу (10) в формулу (15):

Определим предельно допустимого стока (ПДС) по формуле:

Используя формулы (12) и (13), получаем формулу (14):

Далее необходимо построить график функции распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса сточных вод по руслу реки с шагом LS. Функция будет такова:

Подставляем в функцию формулу (16) и получаем:

Решение задачи:

Таблица исходных данных

Вредный Компон.	ПДК, мг/л	Q1, м3/с	Q2, м3/с	V, м/с	H, м	L, м	LS, м	С, мг/л	Сф, мг/л		Lф/Lпр
NaOH	0.5	10	0.4	1.5	0.5	50	5	15	0.05	1	1

Таблица промежуточных результатов

Обозначение параметра	Название параметра	Значение
γ	Степень полноты разбавления	0.032
β	Коэффициент влияния сточных вод	0.7
α	Коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешивания	0.0968

Таблица полученных характеристик сточных вод

Обозначение параметра	Название параметра	Значение
K	Кратность разбавления	1.8
Cв	Концентрация вредного компонента в месте водозабора	8.3
Cст.пред.	Предельная концентрация вредного компонента в стоке	1.31
ПДС	Предельно допустимый сток	0.521

Таблица конечных значений по варианту

L	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
C(L)	11.966	11.113	10.522	10.058	9.674	9.345	9.058	8.802	8.571	8.360

График функции распределения концентрации вредного компонента в зависимости от расстояния до места сброса СВ по руслу реки с шагом LS:

Вывод:

Анализируя полученные результаты можно прийти к выводу, что водоем сильно загрязнен. Это можно увидеть из полученных значений концентраций на расстоянии L = 50 м: С_{в_}= 8.3 мг/л, С_{ст.пред} = 1.31 мг/л , обе величины значительно превышают предельно допустимую концентрацию в водоёме ПДК=0.5 мг/л. Из этого можно сделать вывод, что следует принять меры по уменьшению загрязнения водоема а предприятие, сбрасывающее в него свои сточные воды необходимо проверить на санитарные нормы.

Ответы на вопросы:

1. Источники загрязнения воды.

а) Бытовые или коммунальные сточные воды.

б) Промышленность (цилюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая, чёрная металлургия и т. д.).

в) Тепловое загрязнение воды (при производстве электроэнергии).

г) Сельское хозяйство.

2. Опасность неочищенных сточных вод.

Неочищенные канализационные стоки – один из главных источников угрозы для здоровья человека, т.к. люди бывают заражены патогенам (болезнетворными бактериями). Зараженные люди или животные могут выделять с экскрементами огромное количество патогенов или их яиц. Если зараженные канализационные стоки попадут в питьевую воду, на источники пищи или в места для купания, паразиты могут инфицировать многих людей. В некоторых случаях инфекция передается через пищевые цепи. Например, устрицы, могут заглатывать паразитов, которые передаются человеку, когда он употребляет в пищу устриц. Поэтому устричные «банки», загрязненные канализационными стоками, закрыты для ловли. Кроме того, некоторые виды пищевых продуктов рекомендуется всегда подвергать термической обработке. Живя и работая в густозаселенных городах, люди становятся чрезвычайно уязвимыми для патогенных организмов. В настоящее время в большинстве стран приняты санитарно-гигиенические правила, которые предотвращают такой «круговорот» патогенов, в том числе:

(1) дезинфекция запасов воды для населения хлорированием или другими методами;

(2) личная санитария и гигиена, особенно во время приготовления и раздачи пищи;

(3) сбор и очистка канализационных стоков.

3. Условия спуска сточных вод промышленных предприятий в водоёмы.

В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен рядом требований.

Выпускаемые в водоотводящую сеть производственные сточные воды не должны: нарушать работу сетей и сооружений; оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы очистных сооружений; содержать более 500мг/л взвешенных и всплывающих веществ; содержать вещества, способные засорять сети или отлагаться на стенках труб; содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси; содержать вредные вещества, препятствующие биологической очистке сточных вод или сбросу в водоем; иметь температуру выше 40 С. Производственные сточные воды не удовлетворяющие этим требованиям, должны предварительно очищаться и лишь после этого сбрасываться в городскую водоотводящую сеть.

Так же условие спуска сточных вод определяется в зависимости от их возможности смешиваться и разбавляться в природных водоёмах. При этом для каждого предприятия установлен лимит на расход сточных вод: ПДС – предельно допустимы сток.

4. Контроль за осадконакоплением и уровнем биогенов.

В процессе очистки сточных вод, на Московских станциях аэрации обрабатывается 9000 м³ в течении года осадков. Все осадки обеззараживаются. Из всего количества осадков около 3500 м³ идёт на иловые площадки. До настоящего времени основным способом обеззараживания осадка являлась естественная сушка на иловых площадках, где он подсушивался до влажности около 80%, при этом уменьшаясь в объёме в 7 раз.