Тема: «Расчет предельно допустимых сбросов в проточные и

Стоячие водоемы»

Цель работы: расширение и углубление знаний студентов в плане освоения методов защиты гидросферы от воздействия токсичных загрязняющих веществ, присутствующих в сбросных водах промышленных предприятий, приобретение навыков по расчету нормативов сброса сточных вод для ослабления влияния источников сбросов на окружающую среду.

Содержание вредных веществ в водоемах нормируется предельно допустимыми концентрациями (ПДК), представляющими группу экологических стандартов, оценивающих состояние окружающей среды.

С целью оценки качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного назначения, принимающих сбросные воды промпредприятий, разрабатываются нормативы ПДС поступающих в них загрязняющих веществ.

Для расчета ПДС необходимо нормировать не только качество, но и количество сточных вод путем разработки текущих балансовых и перспективных норм потребления. С учетом этих норм и установления ПДС мокомплексно подойти к разработке водоохранных мероприятий (установление необходимой степени очистки сточных вод, их разбавления или рассеивания до ПДК в местах выпуска водоема).

Методы установления ПДС

Разбавление – один из основных факторов обезвреживания сточных вод водами водоема, хотя при этом общее количество поступившего в водоем загрязняющего вещества не изменяется. Разбавление действует одинаково на консервативные и неконсервативные вещества. При смешении загрязненных струй со смежными более чистыми струями под влиянием турбулентного перемешивания к поступившей в водоем сточной жидкости с определенным расходом [6]. Для достижения определенного качества воды в водоеме необходимо, чтобы качественный состав сточных вод тоже был определенным. С учетом расхода и качества сточных вод устанавливается ПДС.

За ПДС загрязняющих веществ принимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в водоем с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте [1].

ПДС рассчитывают по наибольшим среднечасовым расходам сточных вод [5].

В черте населенного пункта ПДС рассчитывается согласно выражению

ПДС = q_СТ x С_ПДК, (1)

где q_СТ – наибольший среднечасовой расход сточных вод;

С_ПДК – ПДК по отдельным ингридиентам.

За пределами населенного пункта или при наличии сооружений для рассеивания сточных вод ПДС определяется по формуле

ПДС = q_СТ x С_ДОП, (2)

где С_ДОП– расчетная величина концентрации вредных веществ, учитывающая разбавляющую способность водоема.

Если по местным условиям (мощный водоем, невысокие фоновые загрязнения, относительно небольшой расход сточных вод и т.д.) сточные воды могут быть сброшены в водоем с концентрациями загрязняющих веществ, превышающими ПДК, и при этом санитарное состояние водоема будет сохранено, то может быть установлен временно согласованный сброс (ВСВ) с учетом достижения в установленные сроки концентраций вредных веществ на уровне ПДК.

Методы расчета допустимых концентраций вредных веществ в сточных водах

Степень разбавления сточных вод определяется отношением объема воды в водоеме к количеству поступивших в него сточных вод. Скорость разбавления зависит от скорости смешения сточных вод с водами водоема во времени и пространстве, что определяется гидрологическими особенностями водоема: глубиной, скоростью течения, уклоном дна и другими условиями.

Скорость смешения зависит и от конструкции выпускного устройства. Необходимо, чтобы выпуск сточных вод обеспечивал наиболее полное их смешение с водами водоема в месте выпуска. Для этого применяются подводные трубопроводы с выпуском сточных вод на некотором расстоянии от берега.

Рассеивающие выпуски создают известный запас надежности для всех расчетов последующего (основного) разбавления на пути от места выпуска до расчетного пункта водопользования. Они тем более необходимы, чем ближе пункт водопользования расположен к месту выпуска сточных вод.

Впервые расчетный метод определения условий отведения сточных вод в водоемы на основе уравнения баланса был предложен Черкинским С.Н. (в проточные водоемы).

В дальнейшем метод был уточнен путем включения в расчет коэффициента смешения, предложенного В.А.Фроловым – И.Д.Родзиллером.

Расчетное выражение имеет вид [7]:

С_ППВ = (q C_ОТ+ γ Q C_Ф) / (q + Q ), (3)

где Q и q – соответственно расход воды в водотоке и расход сточных вод, м³/с;

C_Ф и C_ОТ- соответственно концентрации загрязняющего вещества в водотоке (фоновая) и в сточных водах, мг/л;

γ - коэффициент смешения;

С_ППВ – концентрация данного вредного вещества перед расчетным пунктом водопользования, мг/л.

По (3) определяется прогноз санитарного состояния воды в водоеме при всех заданных параметрах путем сравнения С_ППВ с установленной для данного вещества ПДК. При С_ППВ < ПДК прогноз считается благоприятным, т.е. меры, принятые для очистки или разбавления сточных вод, достаточны. В противном случае (С_ППВ> ПДК) необходимо либо уменьшить количество сточных вод, либо концентрацию в них вредного вещества за счет очистки или совершенствования техпроцесса.

Методы расчета разбавления сточных вод отличаются степенью схематизации процесса формирования качества воды при заданных гидрологических режимах и применяются в зависимости от необходимой точности решения, а также консервативности примесей. Консервативные загрязняющие вещества не поддаются никаким превращениям и изменяют свою концентрацию только при разбавлении. Неконсервативные вещества изменяют свою концентрацию вследствие процессов самоочищения.

Метод Фролова-Родзиллера

Метод расчета разбавления сточных вод в проточных водоемах (реках) с консервативным ингридиентом, основанный на результатах экспериментальных исследований.

Внесенные в водоем (реку) со сточными водами загрязнители распределяются в воде водоема согласно следующему уравнению:

qС_СТ + γ Q C_Ф = (q + γ Q) С_max, (4)

где Q и q – соответственно расчетный расход воды в водоеме (реке) и расход сточных вод, м³/с;

С_max – концентрация внесенных со сточными водами загрязнителей после

смешения с водами водоема в максимально загрязненной струе, мг/л;

С_СТи C_Ф - концентрации внесенных загрязнителей одинакового вида (однонаправленного действия) в сточных водах и в водах водоема на месте выпуска сточных вод, мг/л.

Если вместо С_max в (4) ввести С_пр.доп (максимально допустимый уровень загрязнения в соответствии с требованиями “Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами”) и решить уравнение относительно С_СТ, то (4) примет следующий вид

С_СТ = (γ Q / q ) (C_ПР.ДОП– С_Ф) + С_ПР.ДОП, (5)

где С_СТ – максимально допустимая концентрация загрязнений в сточных водах, мг/л;

Коэффициент смешения γ определяется по следующим соотношениям (полученным на основе экспериментальных исследований)

γ =(1-β ) / [1+( β Q/q)]; β =exp(-α ), (6)

где L – расстояние по форватеру от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа (пункта) водопользования, м;

α - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения и определяемый из выражения

α = ζ φ , (7)

где φ – отношение расстояний между местом выпуска и местом водопользования;

Е – коэффициент турбулентной диффузии, равный для равнинных речных водоемов Е= V_ср x H_ср/200, где V_ср – средняя скорость течения реки, м/ч;

Н_ср – средняя глубина русла, м [4]/

Таким образом учитывается связь между санитарными требованиями к условиям выпуска сточных вод в водоемы, необходимой степенью очистки, гидрологическими показателями.

Метод Руффеля М.А.

Метод Руффеля М.А. необходим для оценки разбавления сточных вод в стоячих водоемах (в озерах и на участках водохранилищ озерного типа) [4].

Согласно этому методу полное разбавление сточных вод (П_полн) является результатом совместного влияния начального (П_нач) разбавления, (П_осн), происходящего по мере дальнейшего продвижения струи

П_полн = П_нач x П_осн, (8)

Величина начального разбавления определяется по дополнительным соотношениям, различным для поверхностного и глубинного выпусков, а величина основного по графикам-номограммам [4].

При известной кратности разбавления (n) расчет концентрации загрязняющего вещества в контрольном створе С_п.вод.

С_п.вод. = (С_СТ/ n) – С_Ф(1-1/n), (9)

Для расчета концентрации загрязняющего вещества в сточной жидкости С_СТпо заданной его концентрации в контрольном створе соотношение (9) представляется в виде [4]

C_СТ = п x С_П.ВОД + С_Ф(n - 1), (10)

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒