Расчет разбавления сточных вод в водоемах

При наличии в водоемах устойчивых ветровых течений для расчета кратности общего (суммарного) разбавления n может быть использован метод М.А. Руффеля [9]. В расчетах по этому методу рассматриваются два случая: · выпуск в мелководную часть или в верхнюю треть глубины водоема, загрязненная струя распространяется вдоль берега под воздействием прямого поверхностного течения, имеющего одинаковое с ветром направление; · выпуск в нижнюю треть глубины водоема, загрязненная струя распространяется к береговой полосе против выпуска под воздействием донного компенсационного течения, имеющего направление, обратное направлению ветра. Метод М.А. Руффеля имеет следующие ограничения: глубина зоны смешения не превышает 10 м, расстояние от выпуска до контрольного створа вдоль берега в первом случае не превышает 20 км, расстояние от выхода сточных вод до берега против выпускного оголовка во втором случае не превышает 0,5 км. Кратность общего (суммарного) разбавления определяется по формуле (3.2), что верно и для водотоков.     3.2.1. Определение кратности начального разбавления   Кратность начального разбавления вычисляется следующим образом: · при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины , (3.24) где q – расход сточных вод выпуска, м3/с;  – скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод, м/с; Нср – средняя глубина водоема на участке сброса и распространения сточных вод, м. Значение Нср определяется в зависимости от средней глубины водоема в соответствии с таблицей 3.3;   Таблица 3.3 Протяженность участка для определения глубины водоема [4] Средняя глубина водоема, м Протяженность участка, примыкающего к выпуску сточных вод,  на котором определяется глубина, м 3-4 100 5-6 150 7-8 200 9-10 250   · при выпуске в нижнюю треть глубины   . (3.25) 3.2.2. Определение кратности основного разбавления   Кратность основного разбавления вычисляется следующим образом: · при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины , (3.26) где l – расстояние от места выпуска до контрольного створа, м; · при выпуске в нижнюю треть глубины . (3.27)

3.3. Расчет допустимой концентрации загрязняющих веществ
в выпуске сточных вод

Расчет допустимой концентрации загрязняющих веществ производят по формулам:

· для консервативных веществ:

где С_НДС – допустимая концентрации загрязняющих веществ, мг/л;

n – кратность общего разбавления сточных вод в водотоке;

С_ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, мг/л;

С_Ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, мг/л.

Отдельно рассматриваются взвешенные вещества, так как в действующей системе экологического нормирования ПДК для взвешенных веществ не установлена. Согласно «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения» содержание в водоеме взвешенных веществ ниже сброса сточных вод не должно увеличиваться по сравнению с фоновыми показателями более чем на 0,25 мг/л.

При условии, что С_СМ=С_ПДК, а содержание взвешенных веществ
не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л по сравнению с С_ф
 (т.е. ΔС = 0,25 мг/л), формула С_НДС для взвешенных веществимеет вид:

· для неконсервативных веществ:

где k – коэффициент неконсервативности вещества, 1/сут (табл. 3.4);

t – время добегания от места выпуска сточных вод до контрольного створа, сут:

,

(3.31)

где L – расстояние от выпуска до расчетного створа по фарвате­ру, м;

 – средняя скорость течения воды в водотоке на участке от выпуска сточных вод до контрольного створа, м/с.

Таблица 3.4

Коэффициенты неконсервативности (скорости разложения) веществ
при температуре 20 °С для основания натуральных логарифмов [9]

Показатель загрязнения воды, характеризуемый количеством кислорода, которое за установленное время (обычно 5 суток – БПК₅ или 20 суток – БПК_полн) пошло на окисление загрязнителей при температуре 20 °С, содержащихся в единице объема воды (мг/л):

СНДСБПК= n ((СПДК - СПВ) -СФ)+ СФ,

(3.32)

где k₀ – осредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, обусловливающих БПК_полн фона и сточных вод, 1/сут; k₀=0,065 1/сут;

С_ПВ – концентрация, обусловленная органическими веществами, смываемыми в водоток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега.

Значение С_ПВ принимается равным: для горных рек – 0,6-0,8 мг/л; для равнинных рек – 1,7-2 мг/л; для рек болотного питания – 2,3-2,5 мг/л. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0,5 суточного пробега, то С_ПВ принимается равной нулю.

Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, поэтому их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества.

При нормировании качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида ЛПВ:

· санитарно-токсикологический;

· общесанитарный;

· органолептический.

Для рыбохозяйственных водоемов используют пять видов ЛПВ:

· санитарно-токсикологический;

· общесанитарный;

· органолептический;

· токсикологический;

· рыбохозяйственный.

При поступлении в водный объект со сточными водами нескольких загрязняющих веществ с одинаковым ЛПВ, в реке должно соблюдаться следующее соотношение:

(3.33)

где С₁, С₂, … , С _n – концентрации загрязняющих веществ в реке, относящиеся к одной группе;

ПДК₁, ПДК₂, … ,ПДК _n – предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ данной категории водопользования, относящиеся к одной группе лимитирующих показателей вредности.

Показателем безопасной величины сбрасываемых стоков является нормативно допустимый сбос.