Определение возможности сброса сточных вод предприятия в водоем


Контрольная работа предусматривает выполнение расчетного задания по определению возможности сброса сточных вод предприятия в водоем. Задача решается как для водотоков, так и для непроточных водоемов.

В пособии рассматривается этот вопрос на примере водотоков.

Задача

Предприятие осуществляет сосредоточенный выпуск в водоток сточных вод, содержащих вредные компоненты, концентрация каждого из которых - Сст. Выпуск сточных вод производится с берега ( в стержень реки) с максимальным расходом qст. Расчетный створ пункта водопользования расположен от места выпуска сточных вод на расстоянии L ниже по течению водотока. На участке смешения водоток имеет средний объемный расход Qв, среднюю глубину русла - Нв и среднюю скорость потока - Vв. Фоновая концентрация вредных веществ в водотоке - Сф.

Требуется:

  • 1) определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе водопользования;
  • 2) определить концентрацию каждого вредного компонента сточных вод после смешения с водотоком в расчетном створе водопользования;
  • 3) составить уравнение материального баланса смешения сточных вод предприятия с водотоком;
  • 4) оценить санитарное состояние воды в расчетном створе пункта водопользования. Сделать выводы.

Методические указания

Основное уравнение смешения сточных вод предприятий с водотоком (уравнение материального баланса) имеет вид

(1)

где Qв и qст - расход воды в водотоке и расход сточных вод, м3/с;

Сф, Сст, Сппв - соответствующие концентрации данного вредного компонента в водотоке (фоновая), в сточных водах и перед расчетным пунктом водопользования, мг/л;

- коэффициент смешения, показывающий долю воды в водотоке, участвующей в смешении.

Решив это уравнение относительно Сппв, имеем

(2)

Расчет коэффициент смешения г для проточных водоемов проводится по уравнению Фролова - Родзиллера:

(3)

(4)

где L - расстояние по фарватеру реки от места спуска сточных вод в водоем до створа ближайшего пункта водопользования, км:

б- коэффициент, учитывающий влияние гидрологических факторов смешения сточных вод.

(5)

где о - коэффициент, учитывающий месторасположение водотока (для берегового выпуска о = 1, для руслового о = 1,5 );

ц- коэффициент извилистости водотока;

(6)

где l - расстояние от места выпуска сточных вод в водоток до створа ближнего пункта водопользования по прямой, км;

D - коэффициент турбулентной диффузии, который для равнинных рек определяется по формуле

, (7)

где Vв - средняя скорость течения на участке между выпуском сточных вод в водоток и створом пункта водопользования, м/с;

Нв - средняя глубина водотока на том же участке, м.

Для приближенных расчетов принимают D=0,005 м2/с (средние условия смешения, равнинные реки), D = 0,02 м2/с (интенсивные условия смешения, горные реки).

Прогноз санитарного состояния воды осуществляется с учетом лимитирующих показателей каждого из вредных веществ, содержащихся в сточных водах.

Если вредные компоненты сточных вод (или хотя бы один) имеют различные признаки вредности, то прогноз осуществляется путем сравнения Сппв с установленным для данного вещества значением ПДК:

(8)

Если в сточных водах присутствуют компоненты, обладающие одинаковыми признаками вредности (эффектом суммации), то состояние воды в водотоке будет соответствовать установленным нормативам при условии, что:

(9)

При выпуске сточных вод в водоток происходит снижение концентрации загрязняющих веществ за счет перемешивания сточной воды с водной средой. Интенсивность процесса количественно характеризуется кратностью разбавления n и зависит в основном от размеров водотока, скорости и направления движения в нем воды.

Для водоемов с направленным движением расчет кратности разбавления производят по формуле:

(10)

В начальном сечении кратность разбавления равна 1, поскольку коэффициент смешения г=0.

Максимальная предельная концентрация вредного вещества Сlimст в сточных водах, которая не вызовет загрязнение водотока свыше установленного норматива (СПДК) определяется по формуле:

(11)

Значение Сlimcт положено в основу проектирования мероприятий по санитарной охране водного объекта. По результатам решения уравнения (11) можно определить те условия, при которых разбавление стоков в водотоке до ПДК невозможно, и сброс должен быть вообще исключен.

Таблица 1. Данные по водному объекту хозяйственно - питьевого и культурно-бытового назначения

Вариант

Qв, м3/с

qст, м3/с

Нв, м

L, км

l, км

Vв, м/с

Примеси в сточной воде

Сст, мг/л

Сф, мг/л

1

135

0,8

3,6

90

82

1,3

Керосин

Медь

ОП - 7
  • 4,3
  • 2,2
  • 1,4
  • 0,21
  • 0,05
  • 0,06

2

120

1,1

3,0

46

29

1,4

Бензол

Керосин

ОПС - Б
  • 1,9
  • 2,8
  • 1,5
  • 0,3
  • 0,06
  • 0,1

3

110

0,8

5,6

100

82

1,4

Нефть прочая

Железо

керосин
  • 3,6
  • 0,7
  • 1,5
  • 0,2
  • 0,04
  • 0,25

4

165

0,34

5,5

156

85

1,2

Никель

Бензин

ОП- 7
  • 0,9
  • 3,9
  • 2,1
  • 0,27
  • 0
  • 0,01

5

170

1,8

5,9

92

65

1,8

Никель

Бензин

ОП - 10
  • 1,6
  • 2,7
  • 1,2
  • 0
  • 0,10
  • 0,05

6

72

0,9

4,6

91

34

1,8

Бензин

Толуол

керосин
  • 0,2
  • 1,2
  • 0,09
  • 0,15
  • 0
  • 0,08

7

140

0,9

7,5

85

46

0,7

Керосин

Нефть прочая

бензин
  • 2,1
  • 3,6
  • 1,6
  • 0,04
  • 0,3
  • 0,08

8

235

0,8

3,6

100

97

1,6

Керосин

Медь

ОП - 7
  • 4,7
  • 2,2
  • 1,3
  • 0,15
  • 0,25
  • 0

9

220

0,8

2,9

118

84

1,6

Бензин

Нефть

многосернистая

Железо
  • 4,1
  • 0,2
  • 0,05
  • 0
  • 0,13
  • 0,07

10

97

1,3

2,7

140

106

0,3

Нефть прочая

Толуол

ОПС - Б
  • 3,1
  • 1,6
  • 1,5
  • 0,18
  • 0
  • 0,03

11

175

0,2

6,5

64

77

1,6

Бензин

ОП - 7

керосин
  • 4,2
  • 5,1
  • 2,1
  • 0,21
  • 0,02
  • 0,03

12

80

0,5

3,2

115

75

1,0

Нефть прочая

Керосин

бензин
  • 3,1
  • 2,2
  • 2,3
  • 0,03
  • 0,4
  • 0,25

13

160

1,3

4,7

89

57

1,1

Бензол

Керосин

ОПС - Б
  • 1,7
  • 4,7
  • 1,7
  • 0
  • 0,1
  • 0,03

14

46

0,2

3,0

75

35

0,5

Нефть прочая

Толуол

Керосин
  • 8,5
  • 2,1
  • 1,7
  • 0,1
  • 0,06
  • 0,2

15

21

2,4

6,5

80

45

0,7

Бензин

нефть многосернистая

железо
  • 3,6
  • 0,5
  • 0,4
  • 0,16
  • 0,02
  • 0,01

Таблица 2. Данные по водному объекту рыбохозяйственного назначения

Вариант

Qв, м3/с

qст, м3/с

Нв, м

L, км

l, км

Vв, м/с

Примеси в сточной воде

Сст, мг/л

Сф, мг/л

1

548

1,5

5,6

88

66

4,8

Масло соляровое

Свинец

толуол
  • 1,18
  • 0,46
  • 2,95
  • 0,024
  • 0,07
  • 0,23

2

467

3,8

4,7

100

81

5,2

Лак битумный

Бензол

Толуол
  • 1,3
  • 2,69
  • 0,08
  • 0,35
  • 0,19
  • 0,17

3

500

2,5

5,9

116

69

3,7

Бензол

Толуол

нефть
  • 1,81
  • 2,65
  • 0,76
  • 0,19
  • 0,07
  • 0,06

4

457

0,6

1,8

64

55

6,4

Лак битумный

ОП-10

Хром (Cr)
  • 1,0
  • 1,85
  • 0,04
  • 0,25
  • 0,23
  • 0

5

445

0,7

4,1

90

74

3,5

Нефть

Масло соляровое

фенол
  • 1,25
  • 1,24
  • 0,46
  • 0,10
  • 0,025
  • 0

6

160

1,0

4,5

70

65

6,0

Масло соляровое

Толуол

Свинец
  • 1,1
  • 0,3
  • 0,02
  • 0,02
  • 0,16
  • 0,09

7

176

1,6

3,0

84

63

2,8

Толуол

Нефть

ОП-7
  • 0,68
  • 1,3
  • 0,7
  • 0,1
  • 0,007
  • 0

8

120

0,7

5,4

85

71

4,8

Нефть

Свинец

ОП- 7
  • 1,3
  • 0,15
  • 0,04
  • 0,02
  • 0,05
  • 0,14

9

470

1,0

3,0

70

55

5,5

Масло соляровое

Лак битумный

нефть
  • 2,6
  • 1,8
  • 0,85
  • 0,002
  • 1,18
  • 0

10

265

2,5

4,0

74

50

4,9

Масло соляровое

Лак битумный

Нефть
  • 2,5
  • 1,8
  • 0,80
  • 0,05
  • 0,010
  • 0,2

11

115

0,4

2,9

55

33

1,8

Нефть

ОП-10

хром
  • 0,76
  • 1,14
  • 0,07
  • 0,005
  • 0,01
  • 0,0005

12

185

2,1

3,5

55

31

6,0

Масло соляровое

Свинец

Толуол
  • 1,4
  • 0,18
  • 0,90
  • 0,006
  • 0,045
  • 0,25

13

355

1,4

3,7

92

65

3,1

Бензол

Толуол

нефть
  • 1,75
  • 2,38
  • 0,35
  • 0,23
  • 0,05
  • 0

14

137

1,5

3,0

77

66

2,0

Толуол

Нефть

ОП-7
  • 0,70
  • 1,33
  • 0,53
  • 0,14
  • 0,035
  • 0

15

110

1,0

4,2

77

66

4,2

Нефть

Свинец

ОП-7
  • 1,6
  • 0,4
  • 0,06
  • 0,35
  • 0,04
  • 0,17

Таблица 3. Предельно допустимые концентрации вредных веществ (для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения)

Наименование вещества

Лимитирующий признак вредности

ПДК, мг/л

Никель

Санитарно-токсикологический

0,1

Бензол

Санитарно-токсикологический

0,5

Флотореагент ОП-10

Органолептический (пена)

0,1

Железо

Органолептический (цвет)

0,3

Флотореагент ОП-7

Органолептический (пена)

0,3

Керосин техн.

Органолептический (запах)

0,01

Медь

Органолептический (привкус)

1,0

Бензин

Органолептический (запах)

0,1

Нефть многосерная

Органолептический (привкус)

0,1

Толуол

Органолептический (запах)

0,5

Нефть прочая

Органолептический (привкус)

0,3

Флотореагент ОПС-5

Санитарно-токсикологический

0,5

Таблица 4. Предельно допустимые концентрации вредных веществ (для водных объектов рыбохозяйственного назначения)

№ п/п

Наименование вещества

Лимитирующий признак вредности

ПДК, мг/л

1

бензол

токсичный

0,5

2

Лак битумный

токсичный

5,0

3

Масло соляровое

Токсичный

0,01

4

Нефть и нефтепродукты

рыбохозяйственный

0,05

5

свинец

Токсичный

0,01

6

фенол

рыбохозяйственный

0,001

7

Флотореагент ОП-7

Токсичный

0,3

8

Флотореагент ОП-10

Токсичный

0,5

9

Хром (Cr 6+)

Токсичный

0,001

10

Толуол

Токсичный

0,5

Пример решения задачи

сброс сточный вода водоём

Q=72 м3/с

q = 0,9 м3/с

Hb=4,6 м

L=91 км

l = 34 км

Vb = 1,8 м/с

? = 1

Сст1=0,2 мг/л; Сф1=0,15 мг/л;

Сст2=1,2 мг/л; Сф2=0 мг/л;

Сст3=0,09 мг/л; Сф3=0,08 мг/л;

Вычисляем коэффициент извилистости водотока

Коэффициент турбулентной диффузии

б- коэффициент, учитывающий влияние гидрологических факторов смешения сточных вод.

Коэффициент смешения г для проточных водоемов проводится по уравнению Фролова - Родзиллера:

Сппв - концентрация данного вредного компонента перед расчетным пунктом водопользования, мг/л;

1,0428>С ппв =0,5мг/л

Условие выполняется, значит вод с содержанием нефти сбрасывать можно.

  • 3,57>0 С ппв =0,5мг/л
  • 0,277 > С ппв =0,01мг/л

Условие не выполняется, значит вод с содержанием нефти сбрасывать нельзя.

Максимальная предельная концентрация вредного вещества Сlimст в сточных водах, которая не вызовет загрязнение водотока свыше установленного норматива (СПДК)

Интенсивность процесса количественно характеризуется кратностью разбавления n и зависит в основном от размеров водотока, скорости и направления движения в нем воды.

Для водоемов с направленным движением расчет кратности разбавления производят по формуле:

Основное уравнение смешения сточных вод предприятий с водотоком (уравнение материального баланса) имеет вид

  • 0,9х0,17+(-0,0118)х72х0,15=0,5х(0,9+(-0,0118)х72)
  • 0,195=0,357

Выводы

  • 1.
  • 2.
  • 3. 1,2=1,2

Литература

  • 1. Т.А.Трифонова, Н.В.Селиванова, Н.В.Мищенко Прикладная экология.- М: Академический проект, 2005.-349с.
  • 2. В.И.Коробкин, Л.В.Передельский Экология: Учебное пособие.-Ростов-на-Дону:Изд-во «Феникс». 2002.
  • 3. Т.Ю.Салова, Н.Ю.Громова и др. Основы Экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии. Учебник для Вузов.- С-Петербург , 2004.
  • 4. Д.С.Орлов, Л.К.Садовникова, И.Н.Лозановская Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учебное пособие - М: «Высшая школа», 2002.
  • 5. Протасов В.Ф., Молчанов Экология, здоровье и природопользование в России /Под ред.В.Ф. Протасова. - М.: Финансы и статистика, 1995.-528с.
  • 6. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. - М.: Мысль, 1990. - 637с.