1.2. Расчет предельно допустимого сброса загрязняющих веществ в водную среду

Предельно допустимый сброс (ПДС) - масса нормируемого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению хозяйствующим субъектом в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. ПДС – предел по расходу сточных вод и концентрации содержащихся в них примесей – устанавливается с учетом ПДК веществ в местах водопользования (в зависимости от его вида), ассимилирующей способности водного объекта, перспектив развития региона и оптимального распределения массы загрязняющих веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

Величина ПДС должна гарантировать достижение установленных норм качества воды (санитарных или рыбохозяйственных) при наихудших гидрологических условиях для разбавления в конкретном водном объекте.

Рис. 2

Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках – в 1 км выше (рис. 2) ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно-питьевое водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах– в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Максимальная концентрация (С_max) загрязняющего вещества, образующаяся при сбросе сточной воды в водоем, рассчитывается по формуле:

где С_фон - фоновая концентрация загрязняющего вещества в водоеме,

С_ст - концентрация загрязняющего вещества в сточной воде,

п — кратность разбавления.

Кратность разбавления может быть рассчитана по формуле:

где Q - расход воды в реке (м³/с),

q - расход сточной воды (м³/с),

γ- коэффициент смешения.

Коэффициент смешения у практически всегда меньше 1. Створ, в котором γ= 1, называют створом "полного перемешивания". Коэффициент смешения рассчитывается по формуле

где k– коэффициент учета гидравлических факторов вычисляемый по формуле:

где Φ - коэффициент типа выпуска (равен 1 - для берегового выпуска, 1,5- для выпуска в фарватере, 3 - для рассеивающего выпуска),

φ- фактор извилистости,

Е - коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент извилистости определяется как отношение:

где L– расстояние от створа выпуска до контрольного створа по фарватеру, аL_n– расстояние между этими точками по прямой.

Значение коэффициента турбулентной диффузии для равнинных рек определяется выражением:

где V_ср– средняя скорость движения воды в реке (м/с),Н_ср– средняя глубина водоема (м).

Таки образом, концентрация предельно-допустимого сброса (С_ПДС) рассчитывается по формуле:

Предельно-допустимый сброс (ПДС) определяется по формуле:

г/ч

Примеры расчетов.

Задача 1. В реку с расходом воды 250 м³/с сбрасываются сточные воды предприятия, содержащие фенол, которого нет в исходной воде, забираемой предприятием выше сброса. Какова допустимая концентрация фенола в сточных водах, если ПДК = 0,001 мг/л достигается в створе "полного перемешивания", а расход сточных вод составляет 2,1 м/с?

Решение.

Исходя из условия задачи Q = 250 м³/с, q = 2,1 м³/с, γ=1 (т. к. ПДК достигается в зоне полного перемешивания). Таким образом, предельно допустимая концентрация фенола в сточных водах:

г/м³

Задача 2. В равнинную среднюю реку со средней глубиной 2 м, средней скоростью течения 1,5 м/с, расходом воды 450 м³/с и коэффициентом извилистости 1,3 с берега сбрасываются сточные воды с расходом 1 м³/с, содержащие мышьяк, концентрация которого в речной воде до сброса 0,002 мг/л. Рассчитайте ПДС (г/с) и концентрацию мышьяка в сточных водах, если в 2 км ниже сброса вода реки расходуется для культурно-бытовых целей (ПДК = 0,05 мг/л), а вода для производства забирается из реки выше сброса.

Решение.

По условию задачи, ПДС следует найти в створе «недостаточного перемешивания». Сначала определяем значение коэффициента турбулентной диффузии:

Определяем значение коэффициента k, учитывая, что по условию задачи ф=1 (береговой выпуск), а φ =1,3:

Определяем значение коэффициента γ с учетом того, что L = 1000 м (согласно нормативам контрольный створ находится в 1 км выше водозабора):

Определяем значение С_ПДС:

г/м³

Определяем предельно-допустимый сброс:

г/с