2.8. Пример выполнения расчетной работы №2

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТИ РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

В первой части расчетной работы (используя данные таблицы 2.5) необходимо определить кратность разбавления сточных вод в расчетном (контрольном) створе. Контрольный створ находится на расстоянии (L) 500 м от места выпуска сточных вод. Сброс сточных вод осуществляется через сосредоточенный выпуск, расположенный: а) в стержне реки, б) у берега.

Расход сточных вод (q) 0,4 м³/с.

Расход реки, соответствующий году 95 % обеспеченности, (Q) 120 м³/с.

Средняя скорость в реке (V_р) 0,35 м/с.

Средняя глубина (H) 3 м.

Коэффициент Шези ( ) 47,6 м^0.5/с.

Скорость истечения сточной воды из выпуска 0,6 м/c (V_o)

РЕШЕНИЕ

Определяем необходимость расчета начального разбавления по соотношению . V_o=0.6, что меньше 4V_p, поэтому для приведенного примера расчет начального разбавления не требуется.

По формуле 2.20 определяем коэффициент турбулентной диффузии

м²/c

Определяем коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения α по формуле 2.18 при этом учитываем, что коэффициент извилистости φ = 1. Определение ведем по двум заданным вариантам:

а) м^-1/3

б) м^-1/3

По формуле 2.16 определяем коэффициент смешения γ,

а)

б)

По формуле 2.15 находим кратность разбавления

а)

б)

ПРИМЕЧАНИЕ: В таблице 2.5 указан ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод в водоток (при выпуске у берега ξ равен 1, при выпуске сточных вод в стержень реки ξ равен 1,5), т.е. необходимо выполнить только 1 вариант расчета

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПДС

Данные для выполнения второй части работы представлены в таблице 2.6.

Водоём, в который производится сброс сточных вод – культурно-бытового назначения.

Содержание загрязняющих веществ в сточной воде: хлоридов – 120 мг/л; взвешенных веществ – 50 мг/л, сульфатов – 80 мг/л , сухого остатка - 148 мг/л ; БПК_n – 190 мг/л ; свинца – 3,5 мг/л; нитритов – 6,5 мг/л; цинка – 6 мг/л; нитратов – 129 мг/л.

Содержание загрязняющих веществ в реке (фоновая концентрация) - БПК_n – 2.9 мг/л, взвешенные вещества – 1,5 мг/л, цинк – 0,1 мг/л, свинец – 0,01 мг/л, нитраты – 42 мг/л, нитриты - 1,5 мг/л.

Выпуск сточных вод осуществляется в стержень реки.

Решение

Выпуск сточных вод осуществляется в стержень реки, поэтому кратность разбавления для дальнейшего расчета принимается равной 16,3 (см. 1-ю часть расчета).

Для определения концентрации предельно-допустимого сброса необходимо знать ПДК вещества, ЛПВ, класс опасности. Поэтому, сначала необходимо выписать из таблицы 2.8 (т.к. водоем, куда производится сброс сточных вод – культурно-бытовой) все эти данные для сбрасываемых загрязняющих веществ. Составим таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Значения ПДК, ЛПВ, класс опасности веществ

ЗВ, мг/л	ПДК, мг/л	ЛПВ	Класс опасности
БПК Хлориды Сульфаты Свинец Цинк Нитриты Нитраты	6,0 350 500 0,03 1,0 3,3 45,0	Общесанит. Органолептич. Органолептич. Сан.-токс. Общесанит. Сан.-токс. Сан.-токс.	- 4 4 2 3 2 3

Определим допустимое содержание ЗВ в сточных водах (С_ПДС). Это содержание должно определяться с учетом ЛПВ, или без учета ЛПВ.

2.1. Определим содержание ЗВ без учета ЛПВ. Это определяется для водоемов культурно-бытового назначения, причем только для веществ 3, 4 класса опасности, или для тех веществ, у которых класс опасности не определен.

Как видно из таблицы 2.2, к таким веществам относятся по общесанитарному признаку вредности цинк и БПК_n. Поэтому С_ПДС рассчитываем без учета ЛПВ. Выберем расчетную формулу для каждого вещества.

Для БПКn это будет формула 2.8.

,

где К – коэффициент неконсервативности для БПК_n, принимаем по приложению 5 равным 0,23;

C_ПДК = 6,0 мг/л; С_СМ = 1,7 г/м³; С_Ф = 2,9 мг/л;

t – время пробегания от места выпуска до контрольного створа определяем по формуле:

Т=L/v=500/0,35=1428,5 с=0,016 сут

С_ПДС = 16,3 ((6,0-1,7)∙2,72^0,23-0,016– 2,9) + 2,9 = 25,72 мг/л

Определяем С_ПДС для цинка по формуле 2.6:

С_ПДС = n(C_ПДС - С_Ф) + С_Ф = 16,3 (1-0,1)+0,1 =14,7мг/л

По органолептическому признаку вредности в эту группу входят хлориды и сульфаты. Определение их С_ПДС ведем по основной формуле 2.6.

С_ПДС = n(C_ПДС - С_Ф) + С_Ф.

Для хлоридов С_ПДС=16,3(350-210)+210 = 2492 мг/л

Для сульфатов С_ПДС=16,30(500-380)+310 = 2266 мг/л

По санитарно-токсикологическому признаку вредности к веществам 3- го класса опасности относятся нитраты. Т.к. нитраты относятся к неконсервативным веществам (см. таблицу 2.9), то С_ПДС для нитратов определяем по формуле 7:

С_ПДС =16,3(45 е^{0,112 0,016} -42)+42=90,9 мг/л,

где е - коэффициен неконсервативности, определяемый по таблице 2.9; Т – время добегания веществ до контрольного створа, определяется по формуле:

Т=L/v=500/0,35=1428,5 с=0,016 сут

2.2. Теперь определяем допустимое содержание ЗВ в сточных водах (С_ПДС) с учетом ЛПВ. Это определяется для культурно-бытовых водоемов – для веществ 1 и 2 –го классов опасности. Для рыбохозяйственных водоемов С_ПДС с учетом ЛПВ определяется для веществ всех классов опасности. Т.е., пункта 2.1, при расчете С_ПДС для рыбохозяйственных водоемов, не будет.

С учетом ЛПВ, это значит, что в расчетную формулу для определения С_ПДС вещества, подставляем вместо значения , значение , определяемое по формуле 2.9:

где Z – число веществ, нормируемых по одинаковому ЛПВ.

В данном примере водоем культурно бытовой, поэтому определяем С_ПДС для веществ 1 и 2-го классов опасности (т.е. для тех, которые остались).

По санитарно – токсикологическому признаку вредности группу составляют следующие вещества – свинец (2 кл. опасности), нитраты (3 кл. опасности), нитриты (2 кл. опасности).

Учитывая требования “Правил охраны поверхности вод” п.2.3. при хозяйственно-питьевом и культурно-бытовом водопользовании учёт показателя ЛПВ осуществляется только для веществ 1 и 2 класса опасности, поэтому локальные определяем только для двух веществ (свинца и нитритов), которые относятся ко 2 классу опасности. Кроме того, для нитратов С_ПДС было определено в предыдущем пункте.

Для свинца мг/л

Для нитритов мг/л

Определяем для свинца по формуле 2.6:

= 16,3(0,015-0,01)+0,01=0,09 мг/л

Определяем С_ПДС для нитритов по формуле 2.7, т.к. это вещество неконсервативное:

С_ПДС =16,3(1,65 е^{10,8 0,016} –0,15)+0,15=24,6 мг/л

2.3. Теперь определим необходимую степень очистки сточных вод. Сравним полученные расчетные значения С_ПДС с фактическим содержанием загрязняющих веществ в сточных водах и откорректируем С_ПДС для расчета ПДС.

Применяя формулу С_ОЧ = С_СТ - С_ПДС, определим необходимую степень очистки (С_ОЧ).

Таблица 2.3

Определение степени очистки сточных вод

Наименование ЗВ	ССТ (фактическ.), мг/л	СПДС (расчетное), мг/л	СПДС (принимаемое), мг/л	СОЧ, мг/л
БПКП	190	25,72	25,72	164,28
Хлориды	120	2492	120	-
Сульфаты	80	2266	80	-
Свинец	3,5	0,09	0,09	3,41
Цинк	6,0	14,7	6,0	-
Нитриты	6,5	24,6	6,5	-
Нитраты	120	90,9	90,9	29,1

Для некоторых загрязняющих веществ допустимое (расчетное) содержание в сточных водах значительно больше фактических значений. Для таких веществ (хлориды, сульфаты, цинк) при расчетах ПДС принимать меньшее значение содержания ЗВ в сточных водах, т.к. “если фактический сброс действующего предприятия меньше расчетного ПДС, то в качестве ПДС принимается фактический сброс” (п. 1.14 Методики…)

2.4. Определение предельно-допустимой массы сброса загрязняющих вредных веществ (ПДС).

Для расчета ПДС определяем часовой расход сточных вод

q = 0.4 м³/с ∙ 3600 = 1440 м³/час

Рассчитываем ПДС:

БПК_П = 25,72 ∙ 1440 = 37036,8 г/час,

Хлориды = 120 ∙ 1440 = 172800 г/час,

Сульфаты = 80 ∙ 1440 = 115200 г/час,

Свинец = 0,09 ∙ 1440 = 129,6 г/час,

Цинк = 6,0 ∙ 1440 = 8640 г/час,

Нитриты = 6,5 ∙ 1440 = 9360 г/час,

Нитраты = 90,9 ∙ 1440 = 130896 г/час.

2.5. Вывод:

Предприятию нормируется сброс загрязняющих веществ при объёме сточных вод 0,4 м³/с (1440 м³/час):

БПК_П = 37036,8 г/час,

Хлориды = 172800 г/час,

Сульфаты = 115200 г/час,

Свинец = 129,6 г/час,

Цинк = 8640 г/час,

Нитриты = 9360 г/час,

Нитраты = 130896 г/час.

Необходима очистка сточных вод по БПК_П, свинцу и нитратам до показателей С_ПДС.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СООТВЕТСВИЯ СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД ПРИРОДООХРАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ

В этой части расчетной работы необходимо определить соответствие установленного сброса сточных вод природоохранным требованиям

РЕШЕНИЕ

Следуя требованиям “Правил охраны вод” п.2.3.-для всех нормированных веществ при рыбохозяйственном водопользовании и для веществ, относящихся к 1 и 2 классу опасности при хозяйственно-питьевом и культурно-бытовом водопользовании, при поступлении в водные объекты нескольких веществ с одинаковым ЛПВ, сума отношений концентраций (С₁,С₂,…С_n) каждого вещества в контрольном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

.

П.2.4. "Правил охраны поверхности вод" определяет второе условие сброса сточных вод - "при сбросе сточных вод, влияющих на состояние водных объектов, используемых для хоз-питьевых и коммунально-бытовых целей, нормы качества воды водоема или ее природный состав и свойства (в случае превышения этих норм) должна выдерживаться в водоемах на участках в 1км/ч выше ближайшего по течению пункта водопользования". Следовательно в контрольном створе, расположенном на расстоянии 4 км от места выпуска сточных вод содержание 3В должно соответствовать ПДК_К-6.

3.1. Определяем содержание ЗВ в контрольном створе (С_КС).

Для этого используем формулу прогноза

.

Определение С_КС ведем для всех веществ. В качестве С_сm принимается С_{ПДСпринимаемое}(таблица 2.3).

Определяем :

Для БПК_П, если С_ф=2,9мг/л, С_ПДС=25,72мг/л

Для хлоридов, если С_ф=210мг/л, С_ПДС=120мг/л

Для сульфатов, если С_ф=380мг/л, С_ПДС=80мг/л

Для свинца, если С_ф=0,01мг/л, С_ПДС=0,09мг/л

Для нитратов, если С_ф=42мг/л, С_ПДС=90,9мг/л

Для цинка если С_ф=0,1мг/л, С_ПДС=6,0мг/л

Для нитритов, если С_ф=1,5мг/л, С_ПДС=6,5мг/л

3.2. Проверяем выполнение условий сброса в соответствии требованиям “Правил охраны поверхности вод” п.2.3; п.2.4.

Для этого сравним полученные данные содержания ЗВ в контрольном створе с ПДК_К-6

Таблица 2.4

Определение соответствия сброса сточных вод

природоохранным требованиям

Наименование загрязн. в-ва	СКС(мг/л)	ПДКК-6(мг/л)	ЛПВ	Класс опасности
БПКП	4,3	6,0	Общесанитарный	-
Хлориды	204	350	Органолептич.	-
Сульфаты	361,25	500	Органолептич.	-
Свинец	0,015	0,03	Сан.-токс	2
Цинк	0,5	1,0	Общесанитарный	-
Нитриты	2,09	3,3	Сан.-токс	2
Нитраты	45,05	45,0	Сан.-токс	3

3.3. Для свинца и нитритов, как для веществ 2 класса опасности с одинаковыми ЛПВ проверяем в контрольном створе выполнение отношения

Указанное отношение выполняется.

3.4. Вывод

При установленных нормативах сброса загрязняющих веществ со сточными водами в реку культурно-бытовой категории водопользования природоохранные условия предприятием выпол­няются.