Методические указания к расчету

 В основу расчетов концентрации нормирующих и лимитирующих показателей вредности токсичных веществ, содержащихся в сточных водах, положен метод В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера.

При сбросе сточных вод на конденсацию токсичных веществ и соответственно на уровень загрязнения оказывает существенное влияние гидрологические характеристики реки: глубина водотока, скорость течения, шероховатость поверхности русла, турбулентный обмен, место сброса сточных вод, расход сточных вод, температурные условия. Данная методика учитывает характеристики водотока.

Концентрация токсичных веществ в природных водотоках распределяется с учетом перечисленных выше условий по уравнению:

                                                 qC_ст + gQC_р = (q + gQ)C_к.ст,                                                   (6.1)

где      q – расход сточных вод (м³/с ), который можно принять q = 0,5 м³/с;

Q – расход воды в водотоке (м³/с⁾;

C_ст – концентрация загрязнителя в сточных водах в месте спуска сточных вод (мг/л);

C_р-концентрация загрязнителя в реке выше места спуска сточных вод (мг/л);

C_к.ст – концентрация загрязнителя в контрольном створе (мг/л);

g - коэффициент смешения сточных вод с водой водотока.

Величина C_ст является контрольной величиной на период эксплуатации очистных сооружений и кладется в основу лимита – предельного количества загрязнения, допустимого для сброса в реку.

Величина q определяется хозяйственной и проектной организацией. Величины Q и g определяются проектной организацией на специальных гидрологических изысканиях или данных гидрометеослужбы.

Как известно, расход воды в реках подвержен значительным сезонным колебаниям, связанным для равнинных рек с таянием снегов (весенних паводков), прекращением питания атмосферными водами (зимняя межень). Соответственно с изменениями расхода воды изменяется и скорость разбавления загрязненных струй воды рек. Следовательно, протяженность участка реки, в пределах которого происходит процесс разбавления, также меняется К_ст – контрольный створ.

Для решения задачи прогнозирования санитарного состояния водотока в контрольном створе необходимо решить уравнение (6.1) относительно С _ож экотоксиканта в контрольном створе:

                                                                                             (6.2)

Коэффициент смещения g для сточных вод водотоков определяется по уравнению:

                                                                                                                             (6.3)

                                                                                                                        (6.4)

где L_Ф – расстояние по фарватеру от места сброса сточных вод до контрольного створа (м);

a - коэффициент, зависящий от места сброса сточных вод в водоток;

                                                                                                                                 (6.5)

где x - коэффициент, зависящий от места сброса сточных вод в водоток, при сбросе у берега x = 1,0, при сбросе в русло реки x = 1,5;

j - коэффициент, извилистости реки, который равен отношению расстоянию по фарватеру от места выпуска сточных вод до контрольного створа к расстоянию до этого же пункта по прямой (j = 1,2);

D - коэффициент турбулентной диффузии (м²/с ), который для равнинных рек определяется по формуле:                                                                                                    (6.6)

где V_ср – средняя скорость течения реки на участке между местом сброса сточных вод и контрольном створе (м/с );

   H_ср – средняя глубина водоема на том же участке (м).

Возможное разбавление концентрации загрязняющих веществ при сборе сточных вод в водоток в контрольном створе рассчитывается по формуле:

                                                                                                                                          (6.7)

При поступлении в водные объекты нескольких веществ однонаправленного действия на живые организмы необходимо рассчитать по уравнению:    

                                                                              (6.8)

Расчет ПДС производится по наибольшим среднечасовым расходам сточных вод q (м³/час) фактического периода спуска сточных вод. ПДС (г/час) определяется для всех категорий водопользования по уравнению:

                                               ПДС = q · C_ст                                                                                                            (6.9)

где C_ст – концентрация загрязняющих веществ в сточных водах (мг/л).

Пример расчета

Рассчитать предельно допустимый сброс веществ на участке реки со следующими характеристиками водотока и сточных вод (таблицы 6.1 и 6.2).

Исходные данные:

Таблица 6.1-Характеристики водотока и сточных вод

Категория водоема	Расход воды, м^3/с	Глубина реки, м	Скорость реки, м/с	Расход сточных вод, м^3/с	Расстояние до фарватера, м
1	53	3,5	1,05	0,6	500

 

Таблица 6.2 - Содержание загрязняющих веществ в сточных водах, мг/л

Концентрация загрязнителя	Взвешенные частицы	Сульфаты	Хлориды
В водотоке	24,3	175	120
В сточных водах	32,6	214	190
ПДК	0,25	500	350

 

Выполнение расчетов:

1 Определение параметров сброса примеси

1.1 Определение коэффициента турбулентной диффузии по формуле 6.6

            

где V=1,05 м/с    Н=3,5м

1.2 Определение по формуле 6.5 коэффициента оценки точки сброса сточных вод

  

где ε=1;       γ=1,2;           D=0,018        q=0,6 м³/с

1.3 Определение коэффициентов смешения в соответствии с формулой 6.3 и 6.4

   

где α = 0,373             Lф = 500 м

    

где Q=53м³/с             q=0,6м³/с

2.  Определение ожидаемой концентрации для каждого вещества в створе по формуле 6.2  (мг/л)  (мг/л)  (мг/л)

где С_ст(вз.ч) = 32,6 мг/л           С_ст(сульфаты) =214 мг/л    С_ст(хлориды) = 190 мг/л

   Ср (вз.ч) = 24,3 мг/л     Ср(сульфатов) = 175 мг/л     Ср(хлориды) = 120 мг/л

  γ = 0,169                          q = 0,6 м³/с                               Q = 53 м³/с

3 Проверка выполнение норм ПДК

 - концентрация взвешенных частиц в водоеме превышает предельно допустимые нормативы

- концентрация сульфатов в водоеме не превышает предельно допустимые нормативы

- концентрация хлоридов в водоеме не превышает предельно допустимые нормативы.