2. Загрязнения водных обьектов

2.1 Расчет ПДС для водотоков

ПДС = С_ПДСq^’, г/час,

где С_ПДС – концентрация примеси в сточных водах, при которой в конкретных условиях водоотведения не превышаются нормы качества воды в расчетных (контрольных створах), г/м³;

q^’ – максимальный часовой расход сточных вод, м³/час.

Расчетные створы (для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-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.

С_ПДСi = n(ПДК_i - С_фi) + С_фi,

где n – кратность общего разбавления; n = n_нn₀ (n_н – кратность начального разбавления; n₀ – кратность основного разбавления; при решении задач значение n_н принимается равным единице);

С_фi – фоновая концентрация примеси в водном объекте выше сброса сточных вод, г/м³.

,

где  - коэффициент смешения, q – расход сточной воды, м³/с; Q - расход воды в водотоке (минимальный расход 95%-ной обеспеченности для наиболее маловодного месяца гидрологического года) м³/с;

L – расстояние по фарватеру от створа выпуска сточных вод до расчетного створа, м;

 - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения:

,

где  - коэффициент извилистости реки,  = L/L_пр (L_пр – расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой);

 - коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод,  = 1 (выпуск у берега) или  = 1,5 (выпуск в стрежень);

D – коэффициент турбулентной диффузии, м²/с,

D = (V_срh_ср)/200, где V_ср – средняя скорость течения реки и h_ср - средняя глубина реки на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа.

Для приближенных расчетов принимают D = 0,005 м²/с (средние условия смешения, равнинные реки); D = 0,02 м²/с (интенсивные условия смешения, горные реки).

2.2. Расчет концентрации примеси Ср в произвольном створе

Из уравнения материального баланса примеси:

С_стq = C_p(Q + q) - C_фQ

,

где  - коэффициент смешения на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа.

2.3. Определение приоритетных загрязняющих веществ и источников их сброса

При анализе совокупности источников сброса наиболее приоритетные загрязняющие вещества можно определить по максимальной величине отношения :

, где

Приоритетные источники сброса для определенных примесей устанавливаются по величине отношения . Источники с  0,05 – 0,1 из дальнейших расчетов можно исключить (незначительный вклад в загрязнение расчетного створа).

Задание 2

В реку хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового использования с расходом воды Q = 20 м³/с непрерывно сбрасываются сточные воды из трех последовательно расположенных выпусков:

№ выпуска	q’, м3/час	[Ni], мг/л	[ОП-7], мг/л	[Zn], мг/л
1	5	200	25	500
2	100	15	300	40
3	25	70	20	250
ПДКij		0,1	0,1	1,0
Сф		0,06	0,05	0,1

Где ОП-7 – синтетическое поверхностно-активное вещество. Все вещества имеют разные лимитирующие признаки вредности (соответственно, санитарно-токсикологический, органолептический, общесанитарный). Расстояние между выпусками – 250 м, выпуск производится у берега, условия смешения средние ( = 1;  = 1,1; D = 0,005 м²/с). Ближайший пункт водопользования находится в 2 км ниже по течению от последнего 3-го выпуска.

Определить: приоритетность загрязняющих веществ и источников их сбросов. Проверить правильность предположения q^’C_ст = ПДС. При несоблюдении требований рассчитать ПДС для источников сброса наиболее приоритетного загрязняющего вещества.

Решение

1. Расчет коэффициентов смешения и кратностей общего разбавления для заданных источников сброса загрязняющих веществ:

Расстояния от источников сброса до расчетного створа составляют:

L₁ = 250 + 250 +2000 – 1000 = 1500 м;

L₂ = 250 +2000 – 1000 = 1250 м;

L₃ = 2000 – 1000 = 1000 м.

- 1-й источник сброса:

- 2-й источник сброса:

- 3-й источник сброса:

2. Определение приоритетных загрязняющих веществ и источников их сброса:

Выполненные расчеты сведены в таблицу.

Загрязняющее вещество	№ ист.	Сст, г/м3	q’, м3/ч	q, м3/с		n0	Срij, г/м3	Срij/(ПДКi - Сф)	Срij/ПДК
Ni ПДКв = 0,1 г/м3 Сф = 0,06 г/м3	1	200	5	0,0014	1,00	14286,71	0,0139	2,048	0,139
	2	15	100	0,028	0,524	375,29	0,0398		0,398
	3	70	25	0,007	0,866	2475,29	0,0282		0,282
ОП-7 ПДКв = 0,1 г/м3 Сф = 0,05 г/м3	1	25	5	0,0014	1,00	14286,71	0,00175	16,18	0,0175
	2	300	100	0,028	0,524	375,29	0,799		7,99
	3	20	25	0,007	0,866	2475,29	0,0081		0,081
Zn ПДКв = 1 г/м3 Сф = 0,1 г/м3	1	500	5	0,0014	1,00	14286,71	0,0349	0,27	0,0349
	2	40	100	0,028	0,524	375,29	0,1063		0,1063
	3	250	25	0,007	0,866	2475,29	0,1009		0,1009

В рассматриваемом случае наиболее приоритетным веществом является ОП-7, а наиболее приоритетным источником его сброса – 2-й источник.

3. Проверка правильности предположения q^’C_ст = ПДС:

Определим общую концентрацию загрязняющих веществ в расчетном створе, используя выражение

Соответственно, значения концентраций:

для Ni: С_рij = 0,142 г/м³  ПДК_в = 0,1 г/м³;

для ОП-7: С_рij = 0,859 г/м³  ПДК_в = 0,1 г/м³;

для Zn: С_рij = 0,342 г/м³  ПДК_в = 1 г/м³.

Таким образом, существующие сбросы соединений никеля и ОП-7 не удовлетворяют требованиям ПДС.

4. Расчет ПДС для источников сброса наиболее приоритетного загрязняющего вещества:

Для сброса ОП-7 1-й и 3-й источники не являются приоритетными. Для этих источников существующий сброс может быть принят в качестве ПДС.

Для расчета величины ПДС для второго источника используем выражение:

Для второго источника сброса ОП_7 вклад в загрязнение расчетного створа при сбросе на уровне ПДС составит С_р2 = ПДК_i – С_фi - С_р1- С_р3 = 0,1 – 0,05 – 0,00175 – 0,0081 = 0,04 г/м³.

Отсюда, С_ПДСij = С_pij^× n₀ + С_фi = 0,04 ^× 375,29 + 0,05 = 15,06 г/м³.

Соответственно, для ОП-7

ПДС₁ = 25 ^× 5 = 125 г/час; (*)

ПДС₂ = 15,06 ^× 100 = 1506 г/час;

ПДС₃ = 20 ^× 25 = 500 г/час. (*)

(*) Поскольку С_р  ПДК_в, то в этом случае в качестве предельно допустимого сброса берется существующий сброс С_ПДС = С_ст и, соответственно, ПДС = С_ст^× q’.

11