Тема 5. Математична модель Стрітера-Фелпса.

Прогноз величини БСК і вмісту розчиненого кисню в поверхневих водах, як правило, проводиться на основі математичної моделі Стрітера-Фелпса. Ця модель справедлива при наступних обмеженнях:

- витрата і гідравлічні характеристики потоку постійні;

- у водоймищі дотримується режим повного перемішування.

У загальному випадку система рівнянь Стрітера-Фелпса для турбулентного потоку записується у вигляді:

;

,

де Е – коефіцієнт подовжньої дисперсії, м²/с;

L - величина БСК, гО₂/м³;

D - величина дефіциту кисню, г/м³;

k₁ і k₂ - величини коефіцієнта неконсервативності для БСК і коефіцієнта реаерації відповідно, 1/с;

f і r - інтенсивність зовнішнього потрапляння органічних речовин в одиницях БСК і розчиненого кисню відповідно, г/м³ с.

Під дефіцитом кисню розуміють різницю між величиною концентрації насичення Cs і концентрації розчиненого кисню S.

Тема 6. Методика визначення гранично-допустимої концентрації сгдс в стічній воді. Резерв асимілюючої здатності.

Розрахунок концентрації гранично допустимого скиду (С_ГДС) для одиничного водовипуску залежить від місця скиду стічних вод у водотік: у межах або поза межами населеного пункту.

При скиді у межах населеного пункту норми якості води мають виконуватися для господарсько-побутової категорії водокористування. При цьому розрахунок здійснюється окремо для:

- завислих речовин;

- речовин, що знаходяться у Загальних вимогах, та речовин, що належать до 3-го й 4-го класів небезпеки (КН), а також єдиних у своїй лімітуючій ознаці шкідливості (ЛОШ);

- речовин 1-го й 2-го класів небезпеки з однаковими ЛОШ.

Має значення тип водовипуску: зосереджений або розсіювальний.

При скиді за межами населеного пункту норми якості води мають виконуватися для рибогосподарської категорії водокористування. При цьому розрахунок виконується окремо для:

- завислих речовин;

- речовин, що знаходяться у загальних вимогах, або єдиних у своїй ЛОШ;

- речовин з однаковими ЛОШ.

Тип водовипуску значення не має.

Для здійснення розрахунків необхідно оцінити стан водного об'єкту у відповідності до цієї категорії водокористування, тобто визначити наявність резерву асимілюючої здатності (РАЗ). РАЗ – це здатність водного об'єкту прийняти додаткову масу забруднень без порушення в контрольному створі норм якості води, що відповідають даній категорії водокористування.

Тема 7. Методика визначення сгдс для одиночного водовипуску в межах населеного пункту.

Розрахунок С_ГДС для водовипуску, розташованого у межах населеного пункту, здійснюється для господарсько-побутової категорії водокористування.

7.1. Зосереджений водовипуск.

При використанні зосередженого водовипуску для скиду стічних вод у водотік у межах населеного пункту норми якості води мають виконуватися вже в самій стічній воді ("на трубі").

Завислі речовини.

Контрольний створ при розрахунку С_ГДС одиничного водовипуску для завислих речовин розташовується на межі зони початкового розведення цього водовипуску, тобто на будь-якій відстані від місця випуску стічних вод до місця, де закінчується зона початкового розведення й починається основне розведення. Для розрахунку знати величину цієї відстані необов'язково, достатньо знати кратність початкового розведення (n_н).

Концентрація гранично допустимого скиду визначається за формулою:

,

де С_ст – концентрація завислих речовин у стічній воді, мг/дм³;

- розрахункова величина, що визначається за формулою:

.

Ця формула отримана із залежності для розрахунку концентрації завислих речовин у контрольному створі:

(розраховувати не треба),

де Δ - допустима величина перевищення фонової концентрації у водному об'єкті при скиді в нього стічних вод, мг/дм³. Для господарсько-побутової категорії водокористування Δ = 0,75 мг/дм³ (див. Загальні вимоги);

n_н – кратність початкового розведення даного водовипуску.

Речовини, що знаходяться у Загальних вимогах або належать до 3-го й 4-го класів небезпеки, а також речовини, єдині у своїй ЛОШ.

При використанні зосередженого водовипуску в межах населеного пункту норми якості води для цих речовин мають виконуватися вже в самій стічній воді ("на трубі").

Також має виконуватися універсальна вимога С_ГДС<С_ст, що завжди справедлива при розрахунку С_ГДС.

Концентрація гранично допустимого скиду визначається за формулою:

.

Речовини 1-го й 2-го класів небезпеки з однаковими ЛОШ.

При використанні зосередженого водовипуску в межах населеного пункту норми якості води для цих речовин мають виконуватися вже в самій стічній воді ("на трубі").

Для речовин 1-го або 2-го класів небезпеки з однаковими ЛОШ недостатньо, щоб концентрація кожної з цих речовин у стічній воді не перевищувала ГДК. Для таких речовин діє принцип сумації:

.

де К_і - коефіцієнт, що враховує ефект сумації, і розраховується для кожної з речовин за формулою:

, (перша умова),

де С_{ст і} - концентрація в стічних водах забруднюючих речовин 1-го або 2-го КН з однаковими ЛОШ;

ГДК _і – гранично допустима концентрація цих речовин.

Обов'язково має виконуватися умова:

(друга умова).

Якщо умова не виконується, здійснюється зниження K_і для всіх речовин 1-го або 2-го КН у цій ЛОШ, або декількох, або будь-якого одного, так, щоб ∑K_і=1. При зниженні K_і, зазвичай, користуються співвідношенням:

(третя умова).

Таким чином, величина K_і знаходиться в інтервалі:

.

Однак третя умова може виконуватися не завжди, тобто коли С_ф>С_ст виникає протиріччя, у цьому випадку третьою умовою нехтують (конфлікт першої й третьої умов). Також третьою умовою нехтують і тоді, коли необхідно зменшити К_і, щоб у сумі вони дорівнювали 1, а третя умова не дозволяє цього зробити (конфлікт другої й третьої умов).

Після того, як сума K_і не перевищує 1, визначають С_ГДС для кожної з речовин:

.

У випадку, коли початково ∑Kі<1, і немає необхідності зменшувати K_і, тоді С_{ГДС і}=С_{ст і}.