4. Прогнозирование загрязнения при смешении сточных вод с водой водоема

1. Определение приоритетных загрязняющих веществ и источников их сброса

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

.

Приоритетные источники сброса для определенных примесей с из дальнейших расчетов можно исключить.

2. Расчет смешения сточных вод с водой водоема

Для того чтобы определить степень очистки или разбавления сточных вод перед их отведением в водный объект, необходимо установить величину коэффициента смешения сточных вод γ с водой водоема по формуле Фролова-Родзиллера

,

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

Расчетные створы

- для водных объектов хозяйственно-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.

а – коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения; определяется по формуле

,

где φ – коэффициент извилистости реки, рассчитывается по формуле

,

где l_пр – расстояние от створа выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой, м;

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

D – коэффициент турбулентной диффузии, м²/с; определяется по формуле

,

где V_ср – средняя скорость течения реки, м/с;

h_ср – средняя глубина реки на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа, м.

Для приближенных расчетов принимают:

D = 0,005 м²/с при средних условиях смешения (равнинные реки);

D = 0,02 м²/с при интенсивных условиях смешения (горные реки).

Кратность разбавления, n, рассчитывают по формуле

,

где n_н – кратность начального разбавления; при решении задач значение n_н принимается равным единице;

n_о – кратность основного разбавления;

,

где γ – коэффициент смешения;

q – расход сточной воды, м³/с;

Q – расход воды в водотоке (минимальный расход 95 %-й обеспеченности для наиболее маловодного месяца гидрологического года), м³/с.

Расчет концентрации ЗВ в произвольном створе

Концентрацию примеси С_р, г/м³, в произвольном (расчетном) створе находят из уравнения материального баланса примеси:

,

откуда

,

где γ – коэффициент смешения на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа.

Прогноз осуществляется путем сравнения С_р с установленной для данного вещества ПДК. Если С_р не больше ПДК, то прогноз благоприятен и, следовательно, меры, принимаемые на предприятии для очистки или разбавления сточных вод, достаточны. В противном случае необходимо принять меры по уменьшению количества сточных вод или концентрации в них вредного вещества либо за счет дополнительных систем очистки, либо совершенствованием технологических процессов.

Пример

В реку хозяйственно-питьевого водоснабжения сбрасываются сточные воды, содержащие взвешенные вещества, свинец, этилбензол, стирол, нефтепродукты, ПАВ ( см. таблицу).

Расчетные створ находится на расстоянии 1 км от места выпуска сточных вод.

Таблица

Исходные данные

Q, м3/с	q, м3/ч	l, м	Vср, м/с	hср, м
10,5	17096	1000	0,3	2,9

Определить концентрации загрязняющих веществ в расчетном створе.

Расчет

Рассчитывается коэффициент турбулентной диффузии

м²/с

Определяется коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения

.

Рассчитывается коэффициент смешения сточных вод с водой водоема по формуле Фролова-Родзиллера

Определяется концентрация загрязняющих веществ в водоеме в расчетном створе. Исходные данные и результаты расчета приведены в таблице.

Таблица

Сводная таблица расчетов смешения

Наименование загрязняющего вещества	Концентрация загрязняющего вещества, г/м3			ПДК, г/м3
	в стоках Сст	в водоеме Сф	в расчетном створе Ср
Взвешенные вещества	3,0	12,0	7,41	3,0
Свинец	0,0045	0,0049	0,0047	0,1
Этилбензол	0,005	-	0,00255	0,001
Стирол	0,06	-	0,03059	0,1
Нефтепродукты	0,09	0,046	0,068	0,05
ПАВ	0,55	0,043	0,302	0,1

Анализ результатов расчета

Концентрация загрязнения в расчетном створе С_р, после смешения вод водоема со сточными водами предприятия превышает ПДК по пяти компонентам: взвешенным веществам, этилбензолу, нефтепродуктам, ПАВ. Необходима разработка мероприятий по очистке сбрасываемых сточных вод по указанным выше компонентам.