Задание:

1. Рассчитать степень очистки сточных вод от загрязнителей, не участвующих в формировании БПК (взвешенные вещества, ионы тяжёлых металлов, соли и т.п.)

Этот расчёт проводят по каждому веществу отдельно по формуле:

(1)

где Э_i – степень очистки сточных вод от i-того загрязняющего вещества, %; Cⁱ_ст- концентрация i-того загрязняющего вещества в сточных водах, мг/л; Cⁱ_ПДС - допустимая концентрация i-того загрязняющего вещества в сточных водах перед их сбросом в воду реки (мг/л), обеспечивающая нормативное качество воды в контрольном створе, которая, в свою очередь, определяется по формуле:

(2)

где Cⁱ_ПДК - предельно-допустимая концентрация i-того загрязняющего вещества в воде водных объектов, мг/л; Cⁱ_р- концентрация i-того загрязняющего вещества в реке (до спуска в неё сточных вод), мг/л; n – степень разбавления сточных вод в расчётном створе.

Степень разбавления сточных вод в расчётном створе, определяется по формуле:

(3)

где q – расход сточных вод, м³/с; Q – расход воды в реке, м³/с; γ- коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточной жидкостью в максимально загрязнённой струе расчётного створа. Величина коэффициента смешения зависит от расстояния от выпуска сточных вод до расчётного створа по фарватеру, от турбулентной диффузии и гидравлических условий в реке, извилистости последней, от места выпуска сточных вод (у берега, на стрежне и т.п.), времени года.

Фактически формула 2 применяется достаточно редко, поскольку при её выводе предполагалось, что в воде водотока отсутствуют другие загрязняющие вещества, обладающие тем же лимитирующим показателем вредности (ЛПВ). Если это правило не соблюдается (либо в воде водотока уже содержатся такие вещества, либо они поступают в водоток со сточными водами), то вместо в формуле 2 применяют (нормализованная концентрация i-того загрязняющего вещества).

Значение каждого из загрязняющих веществ с одинаковым ЛПВ определяется по уравнению

(4')

Это уравнение для случая поступления в водоток сточной воды, содержащей несколько веществ с одинаковым ЛПВ, не имеет однозначного решения. В таких случаях при его решении учитываются его экономические последствия. Однако в любом случае значение в уравнении 2 не может быть меньше Cⁱ_р.

Если концентрация какого-либо загрязняющего вещества в сточных водах окажется меньше допустимой концентрации этого загрязняющего вещества в сточных водах перед их сбросом в воду реки, то рассчитывать необходимую степень очистки от этого вещества не нужно.

2. Рассчитать степень очистки от загрязнителей, определяющих полное биохимическое потребление кислорода (БПКполн) смеси речной воды и сточных вод

При поступлении стоков в реку снижение концентрации органических веществ, выраженное в БПК, происходит не только вследствие разбавления, но и из-за самоочищения воды.

Концентрация сточных вод (L₀), при которой БПК воды реки в ближайшем пункте водопользования ниже спуска сточных вод будет не больше принятых нормативов, находят по формуле:

(4)

где n – степень разбавления, L_ПДК - предельно-допустимое значение БПК (полное при 20^оС) в воде водных объектов; L_см - БПК, обусловленная метаболитами и органическими веществами, смываемыми в водоток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега; k – константа неконсервативности органических веществ, обуславливающих БПК (вводится для учёта изменения концентрации этих веществ во времени под действием процесса, обуславливающего самоочищение воды и зависит о температуры речной воды); t – время протекания воды от места сброса сточных вод до расчётного створа, сут; L_р- БПК (полное при 20^оС) речной воды до сброса сточных вод, мг/л.

Значение L_СМ принимается равным: для горных рек – 0,6-0,8 г/м³; для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами – 1,7-2 г/м³; для рек болотного питания или протекающих по территории, с которой смывается повышенное количество органических веществ – 2,3-2,5 г/м³. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0,5 суточного пробега, то принимается равным нулю.

Величина коэффициента неконсервативности определяется по формуле:

(5)

где T – температура речной воды, ^оС.

Если L₀ меньше БПК сточных вод, то перед их спуском в водоём обязательна их очистка до расчётного значения L₀.

Необходимая степень очистки сточных вод (Э_БПК) в этом случае определяется по формуле:

(6)

где L_cm - полная биохимическая потребность (БПК) сточной воды в кислороде, мг/л.

3. Рассчитать необходимую степень охлаждения сточных вод перед сбросом их в водоём

Сточные воды перед их сбросом в водоём должны иметь температуру, определяемую по формуле:

(7)

где Т_доп- допустимое повышение температуры в реке, ^оС; - максимальная температура речной воды (до спуска сточных вод) в наиболее тёплый месяц года, ^оС; n – степень разбавления.

Если температура сточных вод больше расчётной температуры (), то перед спуском в водоём сточные воды должны быть охлаждены до расчётной величины.

4. Рассчитать ПДС загрязняющих веществ

Величины ПДС определяются для каждого загрязняющего вещества для всех категорий водопользователей как произведение максимального часового расхода сточных вод (м³/ч) на допустимую концентрацию загрязняющего вещества (г/м³).

Для расчёта применяют следующие формулы:

ПДС = qCiПДС;

(8)

ПДС = q . L0

(9)

Формула 8 применяется для веществ, не участвующих в формировании БПК, а формула 9 – для веществ, формирующих БПК.

Подчёркиваем обязательность требования увязки сброса массы вещества, соответствующей ПДС, с расходом сточной воды. Например, уменьшение расхода сточных вод при сохранении величины ПДС будет приводить к концентрации вещества в водном объекте, превышающей ПДК.

Исходные данные для выполнения лабораторной работы

Сточные воды

*Биохимическая потребность в кислороде (полная при 20^оС)

Речная вода

*Биохимическая потребность в кислороде (полная при 20^оС)

Хозяйственное назначение водоёма