4.3.5. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по вредным веществам.

Все вредные вещества, для которых определены концентрации значения ПДК, подразделены на лимитирующие показатели вредности /ЛПВ/ в зависимости от вида пользования.

Санитарное состояние водного объекта в результате сброса сточных вод считается удовлетворительным, если вещества, входящие в определенный ЛПВ, будут содержаться в концентрациях, удовлетворяющих условию (4.1). Из неравенства (4.1) следует, что каждое вредное вещество, входящее в ЛПВ, при условии одновременного присутствия i-веществ, может присутствовать в расчетном створе в концентрациях не более, чем:

(4.31)

где С_рс^\ -значение концентрации вредного вещества в расчетном створе при условии одновременного присутствия z-веществ с одинаковым ЛПВ;

С_рс^z_{\ -}фактическая или расчетная концентрация z-го вещества в расчетном створе;

С_ПДК^z- предельно допустимая концентрация z-го вещества.

Концентрацию каждого из z-го веществ в очищенных сточных водах, при условии соблюдения неравенства (4.1), можно определить из выражения:

(4.32)

где С₀^z- концентрация z-го вещества в очищенной воде, перед сбросом в водный объект, при условии одновременного присутствия веществ с одинаковым ЛПВ;

С_рс^z- концентрация z-го вещества в расчетном створе;

С_в^z- концентрация z-го вещества в водном объекте до места сброса сточных вод;

n-кратность разбавления сточных вод.

Используя уравнение эффективности очистки (4.27), найдем значение С_оч^z для каждого из веществ, относящихся к этой группе ЛПВ:

(4.33)

где С_ст^z- концентрация z-го вещества в сточной воде, поступающего на очистку;

Э_z- эффективность очистки z-го вещества.

Приравнивая правые чести уравнений (4.32, 4.33), определяем максимально допустимую концентрацию z-го вещества в расчетном створе:

(4.34)

Вычислив значение С_рс^z для каждого из веществ, входящего в определенный ЛПВ, и подставив в выражение (4.1), получим расчетную формулу для определения степени очистки:

(4.35)

Практика работы очистных сооружений показывает, что вещества, входящие в определенный ЛПВ, очищаются не одинаково. Поэтому, определение эффективности очистки должно быть выполнено для вещества, наиболее трудно выводимого из сточных вод. Остальные вещества, как более легко выводимые, будут заведомо иметь больший эффект очистки.

Эффективность очистки трудно удаляемого вещества определяется из выражения:

(4.36)

4.4. Примеры и задания. Пример № 1

Планируется сбрасывать в водоток сточные воды промышленного предприятия с максимальным расходом q = 1,7 м³/с. Ниже по течению от планируемого берегового выпуска сточных вод, на расстоянии 3,0 км находится поселок М., использующий воду для купания и отдыха. Водоток, по данным Госкомгидромета, характеризуется на этом участке следующими показателями:

• среднемесячный расход водотока 95 % - ой обеспеченности Q = 37 м³/с;

• средняя глубина 1,3 м;

• средняя скорость течения 1,2 м/с;

• коэффициент Шези на этом участке С = 29 м^1/2/с;

• извилистость русла слабо выражено.

Определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе. Выпуск сточных вод – береговой.

Решение. Так как водоток используется как водный объект второй категории, предназначенный для культурно-бытового водопользования, то расчетный створ устанавливается за 1000 м до границы поселка, где вода должна отвечать санитарным требованиям применительно данного вида водопользования.

В этом случае, расстояние , принимаемое для расчета длины участка разбавления:

L = 3000 – 1000 = 2000 м.

Определим коэффициент турбулентной диффузии по выражению (4.6):

Т.к. 10  С  60, то

Поскольку выпуск береговой, а извилистость русла слабо выражена, то по выражению (4.4) определим:

Для упрощения вычисления коэффициента смешения по выражению (4.3), предварительно вычислим:

тогда

Кратность разбавления сточных вод промышленного предприятия в расчетном створе согласно выражению (4.2) составит:

Задание № 1.

Определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе по условиям изложенным выше. При этом, считать водоток водным объектом рыбохозяйственного водопользования первой категории. Численные значения параметров для разных вариантов указаны в таблице 1.

Показать ситуационную схему для расчета.

Таблица 4.1.

Варианты заданий.

№ варианта	q м^3/с	Q м^3/с	Нср м	ср м/с	С	Условия выпуска
1	1,3	37	1,2	1,4	30	Береговой
2	1,3	37	1,2	1,4	30	Береговой
3	1,3	37	1,2	1,4	30	Береговой
4	1,5	37	1,2	1,4	30	Береговой
5	1,5	37	1,2	1,4	32	Береговой
6	1,7	37	1,2	1,4	32	Береговой
7	1,9	37	1,3	1,4	32	Береговой
8	2,1	37	1,3	1,4	32	Береговой
9	2,1	37	1,3	1,4	38	Береговой
10	2,0	37	1,3	1,4	38	Береговой
11	2,0	37	1,3	1,4	38	Береговой
12	2,3	37	1,3	1,4	38	Русловый
13	2,3	37	1,4	1,4	38	Русловый
14	1,7	37	1,4	1,4	40	Русловый
15	1,8	37	1,2	1,4	40	Русловый
16	1,6	37	1,2	1,4	48	Русловый
17	1,6	37	1,2	1,4	48	Русловый
18	1,5	37	1,2	1,4	49	Русловый
19	1,4	37	1,2	1,4	52	Русловый
20	1,4	37	1,2	1,4	52	Русловый

Пример № 2.

Определить максимальную концентрацию загрязняющего вещества в водотоке на расстоянии 700 м от места выпуска сточных вод по схеме плоской задачи. Выпуск сточных вод – береговой. Расход сточных вод q_ст = 50,6 м³/с. Водоток характеризуется следующими показателями:

• средняя скорость течения V_ср = 2,42 м/с;

• средняя глубина водотока Н_ср = 2,37 м;

• ширина водотока В = 26,5 м.

Коэффициент турбулентной диффузии D = 0,073 м²/с. Для упрощения расчетов примем что фоновое загрязнение водотока отсутствует, т.е. С_в = 0, а концентрация загрязняющего вещества в сточной воде С_ст = 100 г/м³.

Решение:

Определим начальное сечение струи (4.17):

Определим ширину загрязненной части водотока (4.18):

Выбираем ширину расчетной клетки соблюдая условие (4.21):

В этом случае число клеток по ширине потока, занятых загрязненной водой в результате выпуска сточных вод:

Общее число клеток по ширине водотока

Определить расстояние между расчетными сечениями вдоль водотока (4.14):

Строим сечение водотока, определяем распространение концентрации загрязняющего вещества по длине и ширине водотока (4.13).

Таблица 4.2

Распространение концентрации загрязняющего вещества по длине и ширине водотока в результате сброса сточных вод

До укрупнения z = 1,3 м; х = 28 м	0 100 100 100 100 100 100 100	0 50 50 100 100 100 100 100 100	0 25 25 75 75 100 100 100 100 100	0 12 13 50 50 87 88 100 100 100 100	0 6 6 31 32 69 69 93 94 100 100 100	0 3 3 19 19 50 51 81 82 96 97 100 100	0 1 2 11 11 35 35 66 66 88 89 98 98 100	0 1 1 7 7 23 23 50 50 77 77 93 93 99 99	0 1 1 4 4 15 15 36 37 63 63 85 85 96 96 99	0 1 1 3 3 9 9 26 26 50 50 74 74 90 90 97 97	0 1 1 2 2 6 6 17 18 38 38 62 62 82 82 93 93 97	0 1 1 1 2 4 4 12 12 27 28 50 50 72 72 87 87 95 95	0 1 1 1 2 3 3 8 8 19 20 38 39 61 61 79 79 91 91 95	0 1 1 2 2 3 6 6 13 14 28 29 49 50 70 70 85 85 93 93	1 2 3 6 13 28 49 70 85 93		После укрупнения z = 2,6 м; х = 112 м
																	1 2 3 6 13 28 49 70 85 93	2 2 4 8 17 31 49 67 81 89	2 3 5 10 20 33 49 65 78 85	3 4 7 13 21 34 49 63 75 81
Сэкс х	100 0	100 28	100 56	100 84	100 112	100 140	100 168	99 196	99 224	97 252	97 280	95 308	95 386	93 364			93 369	89 476	85 588	81 700

Задание №2.

Определить максимальную концентрацию загрязняющего вещества в водотоке на расстоянии 500 метров от места выпуска сточных вод по схеме плоской задачи для разных вариантов.

Выпуск сточных вод – береговой.

Таблица 4.3