Прогнозирование загрязнения водного объекта на предприятии по производству спирта

 

Выпуск производственных сточных вод на предприятии ОАО «Бурятфармспирт» производится в реку Ара-Кижа. Очистка смеси бытовых и производственных сточных вод осуществляется совместно на очистных сооружениях. Расход сточных вод составляет 2635, 5 куб.м./сутки, количество барды составляет 546 куб.м./сутки.

Оценим загрязенние водного объекта при попадании в него неочищенных производственных сточных вод и барды.

Исходные данные

q куб.м./сек 0,030503472 0,006319444

Q куб.м./сек 0,052 0,052

V v/c 0,17 0,17

H м 0,16 0,16

l м 100 100

I1 м 85,47008547 85,47008547

Сст мг/л 31,34 59000

Выпуск производственных сточных вод регламентируется следующими условиями:

- в них не должно содержаться более 500 мг/л взвешенных и всплывающих веществ;

- не должны содержать вредные вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем;

- производственные сточные воды должны иметь температуру не выше 40^оС.

Условия выпуска производственных сточных вод в водные объекты регламентируются "Правилами охраны поверхностных вод"[16].

Расчетные методы определения условий выпуска сточных вод в водоемы и прогнозирование их санитарного состояния. Определение условий сброса сточных вод.

Методы определений условий сброса сточных вод опираются:·

- на предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воде водных объектов как государственный фактор, регулирующий условия выпуска сточных вод.

- на представление о гидрологических и гидродинамических закономерностях.

Оценка требуемой очистки сточных вод (CB) позволяет сделать обоснованный выбор типа и мощности очистных сооружений, вариантов размещения оголовков выпуска (у берега или в стрежень) и их конструктивных особенностей. Участок водоема от места выпуска стоков условно делят на зоны:

1) начального разбавления, в которой скорости истечения стоков (Vс) существенно выше скорости потока воды (Vп);

2) основного разбавления, в которой Vс = Vп и перемешивание стоков идет за счет турбулентной диффузии;

3) зона самоочищения, которую в расчетах не учитывают.

	сточные воды
		л/сут
	2635,5	куб.м/сут
	109,8125	куб.м/час
	1,830208	куб.м/мин
	0,030503	куб.м./сек

q куб.м./сек 0,030503472 0,006319444

Q куб.м./сек 0,052 0,052

V v/c 0,17 0,17

H м 0,16 0,16

l м 100 100

I1 м 85,47008547 85,47008547

Сст мг/л 31,34 59000

Сф мг/л 2 2

барда
	л/сут
	куб.м/сут
22,75	куб.м/час
0,379167	куб.м/мин
0,006319	куб.м./сек

Прогноз загрязнения водного объекта проводится согласно методики разработки нормативов допустимых сбросов (приказ № 333).

Расчетные формулы

Концентрация i – го загрязняющего вещества в контрольном створе водного объекта

Где

- Концентрация i – го загрязняющего вещества в контрольном створе водного объекта, мг/л

q - расход сточных вод м³/с

Q- расход воды в водном объекте м³/с

С_ст – концентрация загрязняющего вещества в сточной воде мг/л

С _ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в сточной воде мг/л

- коэффициент смешения – безразмерный коэффициент, показывающий, какая часть расхода приемника СВ смешивается с СВ в максимально загрязненной струе расчетного створа.

Коэффициент смешения для водотоков определяется по формуле

где е – основание натурального логарифма, е = 2.72

1- Расстояние от выпуска СВ до расчетного створа по фарватеру, м

- коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения в водотоке, определяется по формуле

Где - коэффициент извилистости водотока (отношение расстояния от выпуска СВ до расчетного створа по фарватеру к расстоянию по прямой)

- коэффициент, зависящий от типа выпуска СВ (для берегового выпуска СВ -1.0, для руслового – 1.5)

D – коэффициент турбулентной диффузии, м³/с определяется

Где q ускорение свободного падения = 9.81 м/с²

V –средняя скорость течения м/с

H –средняя глубина воды в водотоке, м

n_ш- коэффициент шероховатости русла водотока (равен 0.030)

с- коэффициент Шези, м^0.5/с определяемый по формуле (при H 5 м)

Где R- гидравлический радиус потока, м (R= H)

Y- безразмерный коэффициент, определяемый по формуле

-0,13-0,75

Расчет по сточным водам и по барде (вариант 1 и вариант 2).

-0,13-0,75 =

2,5

=-

=

= 1,17

=

=

4,5 1

превышает в 3,5 раза

Мф = = 0,956.

Барда

=20,3

=

= 1,17

=

=

2219,9 1

Превышает в 2218,9 раз.

Мф = = 372,8446 г/с.

Y= K_вг

Kвг – коэффициент, учитывающий природно-климатические условия в зависимости от времени года.

- коэффициент, учитывающий экологические факторы.

-коэффициент индексации учитывающий инфляционную составляющую экономического развития (Равен 1)

- таксы для исчисления размера вреда от сброса вредного вещества в водные объекты.

- масса сброшенного вредного вещества.

- коэффициент, учитывающий интенсивность негативного воздействия вредных веществ на водный объект (равен 1).

	Сточные воды	Барда
Kвг	1,10	1,10
	2,80	2,80
	9,9т	38656,5

 

Y= K_{вг =} 1,10 тыс. рублей ущерб по сточным водам.

Y= K_{вг =}1,10 тыс. рублей.

Ущерб по выбросу барды.

При расчете ИЗВ для составляющих Ci/ПДКi по неоднозначно нормируемым компонентам применяется ряд следующих условий:

для биологического потребления кислорода БПК5 (ПДК - не более 3 мг O₂/дм³

для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг O₂/дм³

для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования) устанавливаются специальные значения нормативов, зависящие от самого значения БПК5:

Таблица 4

Показатель БПК5 (мг О2/л)	Значение норматива (ПДК)
Менее 3
От 3 до 15
Свыше 15

 

Концентрация растворенного кислорода нормируется с точностью до наоборот: его содержание в пробе не должно быть ниже 4 мг/дм3, поэтому для каждого диапазона концентраций компонента устанавливаются специальные значения слагаемых Ci/ПДКi:

Таблица 5

Концентрация (мгО2/л)	Значение слагаемого Ci/ПДКi
Более или равно 6
Менее 6 до 5
Менее 5 до 4
Менее 4 до 3
Менее 3 до 2
Менее 2 до 1
Менее 1

 

Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Таблица 7

Воды	Значения ИЗВ	Классы качества вод
Очень чистые	до 0,2	I
Чистые	0,2-1,0	II
Умеренно загрязненные	1,0-2,0	III
Загрязненные	2,0-4,0	IV
Грязные	4,0-6,0	V
Очень грязные	6,0-10,0	VI
Чрезвычайно грязные	>10,0	VII

Характеристики интегральной оценки качества воды

ИЗВ	Класс качества воды	Оценка качества (характеристика) воды
Менее и равно 0,2	I	Очень чистые
Более 0,2-1	II	Чистые
Более 1-2	III	Умеренно загрязненные
Более 2-4	1V	Загрязненные
Более 4-6	V	Грязные
Более 6-10	VI	Очень грязные
Свыше 10	VII	Чрезвычайно грязные

 

Комбинаторный индекс загрязненности (КИЗ):

В гидрохимической практике используется метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.

В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДКвр – К_i и повторяемости случаев превышения Н_i, а также общий оценочный балл – B_i:

; (1.7) ; (1.8) ; (1.9)

где: С_i – концентрация в воде i -го ингредиента;

ПДКi – предельно допустимая концентрация – i -го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения [10];

N_ПДКi – число случаев превышения ПДК по i -му ингредиенту;

N_i – общее число измерений i -го ингредиента.

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ).

Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов.

По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды, табл. 1.5 [17].

 

Таблица 1.5.

Классификация загрязненности воды водных объектов

Значение комбинаторного индекса загрязненности воды	Класс загрязненности воды
Условно чистая	Слабо загрязненная	Загрязненная	Грязная	Очень грязная
При отсутствии ЛПЗ		1-2	2,1-4	4,1-10
1 ЛПЗ	0,9	0,9-1,8	1,9-3,6	3,7-9,0	9,0
2 ЛПЗ	0,8	0,8-1,6	1,7-3,2	3,3-8,0	8,0
3 ЛПЗ	0,7	0,7-1,4	1,5-2,8	2,9-7,0	7,0
4 ЛПЗ	0,6	0,6-1,2	1,3-2,4	2,5-6,0	6,0
5 ЛПЗ	0,5	0,5-1,0	1,1-2,0	2,1-5,0	5,0

 

Показатель КИЗ учитывает одновременно показатели качества, содержание которых превышает установленные ПДКвр, повторяемость случаев превышения ПДКвр, кратность превышения ПДКвр. КИЗ используется, в основном, в случае комбинированного воздействия на экосистемы ряда токсичных веществ.

Более совершенным является индекс, получивший название удельного комбинаторного индекса загрязненности (УКИЗ), учитывающий те случаи, когда вода очень сильно загрязнена одним или несколькими загрязняющими веществами, но имеет удовлетворительные характеристики по всем остальным показателям. УКИЗ представляет собой долю индекса КИЗ, приходящуюся на один учитываемый ингредиент. Достоинствами данного метода является сочетание дифференцированного и комплексного подходов к оценке качества воды [18].

Индекс загрязненности воды (ИЗВ). Результаты гидрохимических анализов по множеству показателей дают определять классы качества воды в виде интегральной характеристики загрязненности поверхностных вод.

Классы качества определяются по индексу загрязненности воды (ИЗВ), которая рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений 6 основных показателей качества воды по формуле

, (1.10)

где: с_i – среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это среднее значение за год);

ПДК_i – предельно-допустимая концентрация для данного загрязняющего вещества.

В зависимости от полученного ИЗВ водные объекты классифицированы по степени загрязнения следующим образом, табл. 1.6 [16].