16.5. Показатели загрязненности поверхностных вод.
Перейдем к оценке качества воды в реках, принимающих сточные воды (рис.3 а). Пусть имеется река с расходом воды Qр0 (м3/с) и фоновой концентраций загрязняющих веществ Sф =Sр0 (мг/л), в которую сбрасываются сточные воды с расходом Qcт и концентрацией примеси Scт.
Оценивая качество воды при разбавлении стоков речной водой в первую очередь необходимо найти максимальную концентрацию Sмах вещества, создаваемую сточными водами до ее полного смешения с водами реки. Естественно, что Scт Sмах Sрп, где, Sрп концентрация в створе полного перемешивания. Sрп может быть выражена из условия равенства (баланса) массы загрязнителя в проходящей в единицу времени через створы сброса и полного перемешивания (1).
(1)
Учитывая расходы сброса и концентрации загрязнителя из уравнения (1) можно получить выражение (2) для концентрации в условном створе полного перемешивания
(2)
Концентрация, вычисленная по формуле 2, является минимальной из всех возможных концентраций ниже точки сброса и называется абсолютным показателем общей нагрузки потока загрязнителем. Движение реки, имеет турбулентный характер, и изотропное (полное) перемешивание в принципе не достижимо. На практике рассматривается, створ достаточного перемешивания, где измеренная концентрация Sмах=1,1 Sрп.
Значение показателя Sрп зависит от мгновенного расхода воды в реке, поэтому имеет смысл выразить абсолютную нагрузку Sрп для некоторого заданного промежутка времени или заданного интервала расходов реки. По данным многолетних наблюдений за расходами воды в реке можно построить графики повторяемости и обеспеченности суточных расходов. По этим графикам можно оценить общий интервал времени, когда концентрация загрязняющего вещества превысит предельно допустимые нормы (ПДК).
Пусть расход стоков Qcт и концентрация примеси Scт постоянны. Найдем критический расход Qp0=Qкр , при котором концентрация загрязнителя в створе полного перемешивания Sрп равна ПДК (в мг/л), т.е. тогда когда
(3)
Из (3) легко вычислить критический расход воды в реке, определяемый как минимальный расход воды в реке, при котором, существует возможность разбавления сточных вод до санитарно-гигиенического, рыбохозяйственного или иного норматива (4):
(4)
При нормировании сброса сточных вод, устанавливается следующее: концентрация загрязнителя в створе полного перемешивания не должна превышать ПДК при расходах воды в реке 95% обеспеченности Q95% . Это условие можно найти из (3) или (4) , подставив вместо Qкр расход Q95%, и преобразовав к виду (5).
(5)
Положим в (5) для простоты, что фоновая концентрация SфПДК, тогда условием сброса сточных вод будет:
(6)
В реальном сбросе присутствуют многие вещества S стi, поэтому условие сброса сточных вод определяют следующим образом: сумма приведенных к ПДК концентраций веществ 1-го и 2-го класса опасности не должна превышать единицу (7).
(7)
Отсюда из (2) следует условие, что при расходах 95% обеспеченности должно соблюдаться условие (8)
(8)