Криворізький технічний університет

КАФЕДРА ТЕПЛОГАЗОВОДОПОСТАЧАННЯ, ВОДОВІДВЕДЕННЯ ТА ВЕНТИЛЯЦІЇ

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання практичних робіт з дисципліни

«ЕКОЛОГІЯ»

 

 

для студентів напряму підготовки 6.060101

«Будівництво»

денної та заочної форм навчання

 

 

Кривий Ріг

Укладачі: Бересневич П.В., докт. техн. наук, професор

Мовчан О.Г., канд. хім. наук, доцент

Комащенко П.Г., канд. техн. наук, доцент

Герасимчук О.В., ст. викладач

 

 

Вiдповiдальний за випуск:Голишев О.М., докт.техн.наук, професор

 

 

Рецензент: Коновалюк В.А., канд. техн. наук, доцент

 

Розроблені методичні вказівки містять основний теоретичний матеріал стосовно розрахунку нормативів ГДС та ГДВ забруднюючих речовин, параметрів забруднення повітря та водного басейну, зниження рівня звуку екрануючими спорудами, приклади розрахунків, а також завдання для самостійної роботи, сприятимуть більш глибокому засвоєнню матеріалу відповідного курсу.

 

РОЗГЛЯНУТО   на засіданні кафедри ТВВ	СХВАЛЕНО   на засіданні вченої ради будівельного факультету
Протокол №2   від «13» __11___2008 р.	Протокол №1   від «_19_» __11_____2008 р.

 

Практична робота №1

«Визначення ступеня очищення стічних вод та параметрів горизонтального відстійника»

Завдання 1. Визначення необхідного ступеня очищення стічних вод від завислих речовин, БСК_повн та нафтопродуктів перед їх випуском у водний об’єкт.

Необхідний ступінь очищення стічних вод перед їх випуском у водний об’єкт визначається за формулою:

(1.1)

де С_ст – концентрація забруднюючої речовини в стоках, що надходять на споруди механічного очищення, мг/л;

- допустима концентрація забруднюючої речовини у стічних водах перед їх скиданням у водойму, мг/л.

Балансове рівняння змішування стічних вод з природними водами водотоків без врахування неконсервативності забруднюючих речовин записують у такому вигляді [1]:

(1.2)

де q – витрати стічних вод, м³/с;

Q – витрати води у водному об’єкті в районі випуску стічних вод, м³/с;

С_ф – фонова концентрація забруднюючої речовини вище місця скиду, мг/л;

ГДК – санітарний норматив забруднюючої речовини на ділянці водного об’єкта відповідної категорії водокористування, мг/л;

γ – коефіцієнт змішування стічних вод з водою річки.

Коефіцієнт змішування зворотних вод з водою водойми розраховується за формулою Фролова-Родзілера:

, (1.3)

де α – коефіцієнт, який враховує гідравлічний фактор змішування, м^-1/3;

L_ф – відстань по фарватеру річки від місця випуску до розрахункового створу, м.

Коефіцієнт α дорівнює:

, (1.4)

де – коефіцієнт звивистості русла;

L_п – відстань по прямій від місця випуску до розрахункового створу, м;

ξ – коефіцієнт, який залежить від місця випуску (ξ=1 для берегового випуску; ξ=1,5 – для розосередженого випуску);

D – коефіцієнт турбулентної дифузії, м²/с; для рівнинних рік визначається за формулою:

(1.5)

де V_p – середня швидкість течії на ділянці між випуском стічних вод і розрахунковим створом, м/с;

Н_р – середня глибина водойми на розрахунковій ділянці, м.

Кратністю розбавлення називають величину, яка показує, у скільки разів стічні води розбавляються водою водного об’єкта. Для водотоків (річок) її можна визначити за формулою:

(1.6)

Розв’язуючи рівняння (1.2) відносно дістанемо вираз:

, (1.7)

який дає змогу визначити допустиму концентрацію нафтопродуктів у стічних водах перед їх скиданням у водойму.

У разі високого забруднення води водойми, тобто при С_ф≥ГДК рівняння (1.7) набуває вигляду .

Допустимий вміст завислих речовин розраховують за рівнянням:

(1.8)

де С_доп – допустиме збільшення вмісту завислих речовин для ВО відповідної категорії водокористування (0,25 мг/л – для господарчо-питного і рибогосподарського та 0,75 мг/л – для комунально-побутового водокористування).

Допустиме значення БСК_повн без врахування процесів реаерації розраховується за формулою:

(1.9)

де k_ст, k_р – динамічні коефіцієнтт неконсервативності органічних речовин (константи швидкості споживання кисню стічною водою і водою ВО) (1/добу). Значення k_ст приймають за даними натурних спостережень, або довідкових даних та перераховують в залежності від температури води у річці за формулою:

, (1.10)

де t^о – розрахункова температура води, ^оС. В першому наближенні для побутових стічних вод k_ст=0,1;

k_р –залежить від швидкості течії та характеристики водойми. Для річок з м/с k_р=0,2¸0,28; якщо м/с, то k_р=0,3¸0,8.

t – час переміщення води від місця випуску до КС (діб), визначається з виразу:

, (1.11)

Допустиме значення БСК_повн з урахуванням процесів реаерації (за вмістом розчиненого у воді кисню) визначається за формулою:

(1.12)

де - концентрація розчиненого кисню в річковій воді, мг/л;

- мінімально допустима концентрація розчиненого кисню в річковій воді, мг/л; = 4 мг/л.

 

Завдання 2. Визначення параметрів горизонтального відстійника для механічного очищення стічних вод перед їх випуском у водний об’єкт.

Вибір технології очищення залежить від дисперсного стану та фізико-хімічних властивостей забруднюючих речовин [2]. Для вилучення із стічних вод завислих грубодисперсних домішок доцільним є використання відстоювання. Для цього використовують відстійники різних конструкцій: горизонтальні, вертикальні та радіальні.

 

Рис.1.1. Схема горизонтального відстійника

 

Горизонтальні відстійники являють собою прямокутні залізобетонні резервуари з двох і більше одночасно працюючих відділень. Вода рухається горизонтально з одного кінця відстійника в інший. Рівномірний розподіл стічної води досягається за допомогою поперечного лотка. Глибина H =1,5-4,0 м, довжина 8-12 Н, а ширина коридору 3-6 м. У відстійнику кожна частинка рухається з потоком води у горизонтальному напрямку з швидкістю V, а вниз під дією сили тяжіння зі швидкістю U_о. Горизонтальну швидкість руху води у відстійнику приймають не більше 0,01 м/с, час відстоювання складає 1-3 години, ефективність відстоювання досягає 40-60%.

В загальному вигляді довжина горизонтального відстійника L визначається за формулою:

м (1.13)

де V_ср – середня горизонтальна швидкість руху води у відстійнику, мм/с;

Н – середня висота зони осадження, м (приймається рівною від 1,5 до 4,0 м в залежності від висотної схеми очисних споруд);

U_o – швидкість осадження завислих речовин, які затримуються відстійником, мм/с;

α – коефіцієнт, який враховує вплив вертикальної складової потоку:

(1.14)

З урахуванням даного коефіцієнта отримуємо формулу для розрахунку довжини відстійника:

м (1.15)

Середню горизонтальну швидкість руху води у відстійнику V_ср в залежності від ефективності просвітлення води Р,% визначаємо з таблиці

Р,%
Vср, мм/с	8,0	7,5	7,0	6,5	6,0	5,5	5,0	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5	1,0

 

Ширина відстійника визначається за формулою:

м (1.16)

де q – розрахункова витрата води, що надходить на очищення, м³/с;

k_п – коефіцієнт, який враховує втрату стічних вод в процесі очищення (випаровування, твердий залишок та ін.);

N – розрахункове число секцій відстійника (приймається на основі техніко-економічних розрахунків, але не менше двох).

 

Для виконання завдань №1 та №2 отримайте у викладача вихідні дані відповідно до номера вашого варіанту.

 

Приклади розрахункових завдань

Приклад 1. Середньомісячна витрата води у річці при 95%-забезпеченості становить Q=30 м³/с. На ділянці річки від місця випуску до КС середня швидкість течії становить v_ср=0,64 м/с при глибині Н_р=1,2 м. Звивистість русла на ділянці виражена слабо, тобто φ=1. Випуск стічних вод з витратою q=0,6 м³/с запроектовано з берега (ξ=1). Відстань від місця випуску до КС за фарватером складає L_ф= 3,5 км. Визначте кратність розбавлення стічних вод у КС водного об’єкта.

Рішення. Коефіцієнт турбулентної дифузії визначається за формулою (1.5):

D= 0,005v_ср∙Н_р =0,005∙0,64∙1,2=0,00384 м²/с

Коефіцієнт, який враховує гідравлічний фактор змішування визначається за формулою (1.4):

=0,185 м^-1/3.

Коефіцієнт змішування стічних вод з водою водойми визначається за формулою (1.3):

.

Кратність розбавлення в контрольному створі визначається за формулою (1.6):

.

Приклад 2. На ділянці річки комунально-побутового водокористування з витратою Q= 15 м³/с скидаються стічні води з витратою q=0,3 м³/с. Концентрація завислих речовин та нафтопродуктів у стічних водах, які надходять на очисні споруди механічного очищення, становить 200 мг/л та 12,0 мг/л відповідно. Концентрація завислих речовин у річці до місця випуску =6,5 мг/л; нафтопродуктів =0,15 мг/л. Коефіцієнт змішування γ=0,75.

Визначити необхідний ступінь очищення стічних вод від завислих речовин та нафтопродуктів.

Рішення. Для розрахункової ділянки водного об’єкта допустиме збільшення вмісту завислих речовин =0,75 мг/л, ГДК_наф=0,3 мг/л.

Допустимий вміст завислих речовин складає:

мг/л

Необхідний ступінь очищення

.

Допустима концентрація нафтопродуктів складає:

=

=0,75∙15(0,3-0,15)/0,3+0,3=5,9 мг/л.

Необхідний ступінь очищення

.

Приклад 3. Визначити допустиму концентрацію БСК_повн при скиданні стічних вод у водойму КП водокористування при наступних умовах. Витрата стічних вод q=0,85 м³/с, витрата води у водоймі Q=20 м³/с, середня швидкість руху води у річці v_ср =0,50 м/с, відстань за фарватером до місця скиду L_ф=2,5 км. Константа швидкості споживання кисню стічною водою К_ст=0,16; константа швидкості споживання кисню річковою водою К_р=0,1. БСК_повн річкової води вище місця випуску стічних вод БСК_ф=1,8 мг/л.

Рішення. Для КП категорії водокористування ГДК_{БСКповн} =6,0 мг/л. Знаходимо тривалість переміщення води від місця випуску до розрахункового пункту за формулою (1.11):

t = L_ф/v_ср =2,5∙1000/0,50∙86400 = 0,058 діб.

Допустима концентрація БСК_повн визначається за формулою (1.9):

мг/л

Приклад 4. Визначити необхідний ступінь очищення стічних вод за вмістом БСК_повн при скиді стічних вод з БСК_повн=358 мг/л, витратою q=1 м³/с у річку КП водокористування з витратою Q=40 м³/с, коефіцієнт змішування γ=0,4. Вміст розчиненого О₂ та БСК_повн в природній воді = 6,5 мг/л, БСК_{повн ф}= 2 мг/л.

Рішення. З урахуванням процесу реаерації, БСК_повн знаходимо за формулою (1.12):

мг/л

Ступінь очистки:

Запитання і завдання для самостійної роботи

1. Що таке забрудненість водного об’єкту і що є критерієм забруднення?

2. На підприємстві працюють 3 виробництва, на яких утворюються стічні води в обсязі 200, 400 і 600 м³/год, із вмістом завислих речовин відповідно 30, 15 і 5 мг/л. Визначити середню концентрацію завислих речовин у зворотних водах підприємства та умови скидання стічних вод у річку в межах населеного пункту (Q = 15 м³/с, С_ф = 5 мг/л, γ = 0,8).

3. Визначте, чи можна скидати стічні води у річку з витратою q = 250 м³/год, в яких міститься 5 мг/л завислих речовин, 50 мг/л сульфатів, 0,4 мг/л алюмінію. Річка має стік 2 м³/с, коефіцієнт змішування зворотних вод з водою річки γ =0,7, категорія водокористування – комунально-побутова, фонові концентрації С_зав=12,2 мг/л, С_сульф=480 мг/л, С_алюм=0,25 мг/л.

4. В проточну водойму з концентрацією заліза загального С_ф=0,25 мг/л скидають промислові стічні води, що містять 2 мг/л заліза. Визначити необхідну кратність розбавлення у контрольному створі.

Практична робота №2

«Розрахунок нормативів гранично допустимого скиду забруднюючих речовин в поверхневий водний об’єкт»