книги из ГПНТБ / Зак, Г. Л. Самоочищение водоемов основы рационализации гидрологических и санитарно-технических расчетов

делится на основании уравнения (13). Причем при БПКй реч­

Нахождение БПК сточных вод при их выпуске позволяет уточнить максимальную полную БПК смеси сточных иод с во­

дами водоема на любом участке от 'места их выпуска, что вид­ но из нижеследующего.

Используем уравнение (25)

з _ /Смаке = <ср + (/<т - Кср) е~л V'L .

3 _

Выражение е~а' L уже определялось ранее при нахождении величины а, поэтому берем числовые значения этой величины по

И, наконец, на расстоянии 150 км

Lo = 6,4 + 293,6 : 794,4 = 6,77 мг,!л.

Кроме процессов смешения, в водоеме будут проходить про­ цессы биологического окисления органических веществ и их ми­ нерализация, вследствие чего найденные выше значения Lo

должны быть подвергнуты некоторому изменению в сторону их снижения.

Перечисленные процессы учитываются формулой (39)

La = ЬБ • *10'. -

Время протока воды от точки выпуска стоков до расчетного

109

створа, на расстояниях 1; 5; 25; 100 и 150 км соответственно бу­ дут равны при скорости протока 26,8 км/сутки

0,0373; 0,186; 0,93; 3,73 и 5,6 суток.

Таким образом, уточненные значения Lo составят

На основании произведенных выше расчетов значения БПК&

на указанных расстояниях будут соответственно равны 44,925;

2 мг]л. Как видно в данном случае, БПКг при полном смеше­ нии равна 1,55 мг/л, т. е. она будет несколько ниже указанных норм.

Рассмотрим теперь кислородный режим при смешении воды. По нормам содержание кислорода для водоема второй катего­ рии не должно снижаться ниже 4 мг/л.

Содержание кислорода на различных расстояниях от вы­ пуска может быть определено по формуле (53).

При температуре воды 0°С количество кислорода в воде по таблице (см. приложение VIII) равно 14,64 мг/л. По имеющим­ ся данным количество кислорода в р. Иртыше зимой, при нали­

110

Если в точке выпуска сточных вод То =300 мг/л, то суточная ВПК будет равна

Соответственно на расстоянии 1 км от места выпуска при ко­ личестве смешиваемой воды 12,1 мъ1сек

Суммарная БПКо на всем расстоянии от начального до ко­ нечного пунктов определится как среднее арифметическое меж­ ду БПК в указанных пунктах, умноженное на расстояния меж­

ду ними, взятые в сутках. Тогда получим

мание, что искомая БПКо получается за счет БПК сточных вод,

111

■выпускаемых в реку. В этом случае суточное ВПК стоков будет

А21 600 000

Определив числовое значение легко установить содер­

жание кислорода в любом створе рассматриваемого участка, ис­ пользуя для этого формулу (53) или номограмму (см. прило­

Количество свободного кислорода в воде будет равно 14,64—

—2,56=12,08 мг/л, вместо 12,09 мг/л в месте выпуска.

Таким же образом найдем, что в конечном створе, отстоя­

.створах 5; 25 и 100 км от места выпуска промышленных и бы­ товых сточных вод .количество свободного кислорода будет рав­ но соответственно 12,01; 11,76 и 10,72 мг/л.

В итоге всего проделанного можно составить следующую

сводную таблицу (табл. 25), показывающую постепенное изме­

112

Наличие таблицы позволяет .перейти к основным вопросам о необходимой степени очистки сточных вод и о типе сооруже­ ний, предназначенных для данной цели. Вопрос этот должен ре­ шаться и тесно увязываться с «Временными правилами сброса сточных вод в рыбохозяйственные водоемы», утвержденными

Министерством рыбной промышленности СССР (см. приложе­

ние XXXVII).

Согласно указанным Правилам БПК при полном смешении сточных вод с водами водоема в зимний период не должно пре­

вышать 2 мг/л. По таблице БПКо при полном смешении тех и других вод (створ на 150 км) равна 3,1 мг/л, а пятисуточная

3,1X0,5=1,55 мг)л, т. е. менее допустимых 2 мг/л. Таким обра­

зом, по БПКб сточные воды удовлетворяют указанным нормам и могут быть спущены в водоем без наличия каких-либо очист­

ных сооружений.

Далее по нормам сточные воды после смешения с водой во­ доема не должны снижать содержания кислорода ниже G мг)л

для водоемов первой категории и 4 мг/л второй категории. Как видно из сводной таблицы, содержание кислорода при полном

смешении тех и других вод равно 10,45 мг. Это показывает, что и в отношении кислорода сточные воды могут быть выпущены в водоем без всякой очистки.

Наконец нормированию подлежат еще взвешенные вещест­

ва. Согласно указанным нормам, сточные воды после смешения с водой водоема не должны увеличивать содержания взвешен­ ных веществ в нем более чем на 0,25 мг!л для водоемов первой

категории и на 0,75 мг/л — второй категории. Согласно уравне­ нию (36) (См. приложение XXIV), допустимое содержание взвеси должно быть |равно

По имеющимся материалам сточные воды выпускаются в во­ доем при содержании 150 мг]л взвеси, т. е. значительно больше допустимого количества.

Поэтому выпуск сточных вод без отстаивания является не­ допустимым. Должны быть запроектированы сооружения меха­ нической очистки, без чего сточные воды не могут быть выпуще­ ны в р. Иртыш.

Приведенные здесь расчеты показывают, что по основным параметрам БПК и Ог сточные воды, выпускаемые в р. Иртыш, удовлетворяют нормам Министерства рыбной промышленности

СССР.

Здесь может возникнуть вопрос, достаточно ли, однако, эти?; расчетов и гарантируют ли они правильность принятого реше­ ния.

В основу гидравлических и всех прочих расчетов принято

определенное живое сечение реки. Весь вопрос, таким образом,

упирается в правильность выбора этого сечения и створа реки.

Является ли оно действительно усредненным и типичным.

Постановка такого вопроса наталкивает на необходимость

иметь материалы о топографии и гидрологии на принятом участ­ ке реки.

Как нами отмечалось в главе пятой, особое влияние на сани­ тарно-технические расчеты оказывают взвешенные вещества. При

наличии (продольных профилей реки на расчетном участке, а так­

же планового материала, с нанесением русла реки, следует об­

ращать особое внимание на уклоны реки, с одной стороны, и на ширину русла — с другой, так как оба эти элемента имеют са­ мое непосредственное отношение к вопросу о взвешенных веще­ ствах. Как известно, при уменьшении уклона скорость умень­ шается за счет 'увеличения ширины сечения или его высоты. Та­

ким образом, при рассмотрении продольного профиля реки сле­ дует отмечать участки с малыми уклонами. По плановым мате­ риалам необходимо отмечать участки с большой шириной русла

реки, так как в одном и в другом случаях при этом уменьшается скорость течения воды в русле реки, что вызывает собой выпа­ дение взвеси, влияющей на ухудшение кислородного режима во­ доема. Участки с уменьшенными уклонами, всякого рода боча­ ги и места с большими живыми сечениями должны быть отмече­

ны. На них определяются расчетные скорости и количество ило­ вых отложений.

При наличии указанных выше материалов наметить особо

неблагоприятные створы не представляет никаких затруднений. На стадии проектных заданий при отсутствии достаточных мате­ риалов, уточняющих нахождение этих критических точек и ство­ ров, проверочные расчеты по намеченному живому сечению ре­ комендуется производить при скоростях, уменьшенных, например,

вдвое, что дает возможность более точно подсчитать количество задерживаемого ила и уменьшение количества кислорода после смешения.

В качестве примера ниже приводятся дополнительные расче­ ты для условий р. Иртыша с учетом наличия на нем ледового по­ крова.

Предположим, что на расстоянии 1 км от места выпуска про­ мышленных сточных вод уклон местности сильно снижается, что приводит к уменьшению средней расчетной скорости протока во­ ды при одновременном увеличении ширины реки и средней глу-

0,155

Тогда придонная сила

рости течения.

Количество .выпадающей взвеси равно 23,4—11,8=11,6 мг/л,

что составит чу = 11,6X268X86,4 ка = 267 500 кг/сутки. БПК взве­ си будет равно

К\ =0,06 и t — время пробега воды в реке. При протяженности участка 10 км

учета взвеси.

Переходим к рассмотрению вопроса влияния взвеси на умень­ шение кислорода в воде водоема. Полагаем, что после паводка меженный расход воды продолжался 210 дней. Тогда по форму-

116

ле (57) или номограмме (см. приложение XXX) находим, что потребность в кислороде аккумулированных в водоеме нераство,-

римых веществ в отложениях составляет

Таким образом, учет взвеси обнаружил снижение содержа­ ния кислорода на величину 0,45 мг)л, весьма значительную, так

как для водоемов второй категории предел кислорода составля­ ет 4 мг/л.

В данном частном случае этот факт большого значения не имеет, так как кислорода в реке много: 10,45—12,09 мг/л. В тех случаях, когда количество кислорода приближается к его преде­ лу 4 мг/л, возможное снижение его взвеси должно обязательно учитываться.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основная цель настоящей работы заключается в упорядоче­ нии методологии расчетов по самоочищению водоемов и прибли­ жению к действительности теоретических предпосылок.

В расчетах кислородного режима учтены дополнительные факторы, такие, например, как потребление кислорода донными отложениями. Установлена прямая зависимость ряда параметров от весьма характерного гидрологического параметра водоема —

коэффициента турбулентной диффузии.

Новая методология расчета должна способствовать более

объективному решению задачи защиты водоемов от загрязнений

сточными водами промышленных предприятий и населенных мест. Однако нельзя упускать из виду, что ряд теоретических обо­ снований пока еще имеет условный характер вследствие недо­

статочности исследовательского материала. Это относится преж­ де всего к наблюдениям над выпадением донных осадков (уточ­ нение показателя взвеси), к изучению кислородного показателя

осаждения, условиям смешения воды в водоемах и др. Однако правильный прогноз состояния водоема после спуска

в него сточных вод в допустимых по расчетам пределах еще не гарантирует защиту водоема, если отсутствует соответствующий контроль за ним.

В связи с этим следует несколько остановиться на сущест­ вующей системе органов, контролирующих состояние местных водоемов.

Такими органами являются Облсанинопекщия, с одной сторб-.

117

ны, и Облрыбнадзор — с другой. По нашему мнению, деятель­ ность Областного госсанинспектора должна состоять не только в рассмотрении и утверждении поступающих к нему новых про­ ектов .по выпуску сточных вод в водоемы, но и, главным обра­ зом, в систематическом контроле качества воды в водоемах и в особо тщательном надзоре за теми предприятиями, где качество выпускаемых стоков не всегда удовлетворительно.

Систематические анализы воды должны сопровождаться био­

логическими исследованиями.

Областной инспектор по рыбнадзору должен следить за тем,

какие сорта рыб водятся в данном водоеме, причем, если имею­

щаяся кормовая база пригодна для более ценных сортов <рыбы,

может быть поднят вопрос об их искусственном разведении. Областной инспектор по рыбнадзору особенно внимательно

должен относиться к водоемам, в которых обитают ценные по­ роды рыб, обладающие высокой чувствительностью к концентра­

ции кислорода в воде. В случае недостаточного содержания кис­ лорода в воде следует проводить соответствующие мероприятия, в частности, устройство прорубей, защищенных от замерзания

шатрами, откачка воды на небольшую высоту, с которой она сно­ ва стекает вниз, аэрируясь и насыщаясь кислородом, и даже при­ нудительная подача воздуха под лед от воздуходувок.

Благоприятное влияние на содержание кислорода в воде в зимний период оказывают местные гидростанции.

Так, например, на Волге в феврале 1940 г., ниже Рыбинской плотины, кислорода в воде было 12,17 м!гл, а выше, в Мологе, в

то же время только 2,16 мг/л.

Возвращаясь к существующим до настоящего времени двум контролирующим организациям в виде Госсанинспекции и Гос-

рыбнадзору, следует отметить, что они выполняют до некоторой степени пассивную роль в деле оздоровления местных водоемов и принуждены мириться с тем, какие сточные воды выпускают в водоемы предприятия. Положение это нам кажется ненормаль­ ным, и мы .полагаем, что в области в дополнение к указанным двум организациям должна быть создана должность областного Главного технолога, на обязанности которого лежала бы также рационализация технологических схем каждого промышленного предприятия и нахождение способов как количественного умень­ шения сточных вод, выпускаемых в водоем, так и улучшения их качества. По нашему мнению, треугольник в составе указанных лиц явился бы действительно полновластным хозяином в облас­ ти, хорошо разбирающимся во всех стоящих перед ним вопросах.

Особенно большие задачи стоят перед промышленными пред­ приятиями в деле упорядочения технологии с целью резкого сни­ жения количества сточных вод и загрязнений. Это относится в

первую очередь к нефтеперерабатывающим и бумажно-целлю- лозным заводам, от сточных вод которых больше всего страдают крупнейшие реки Союза. . .

118