Охрана вод часть 1

41

где nн - начальное разбавление в месте выпуска сточных вод;

nо - основное разбавление, возникающее при перемещении воды от места выпуска к расчетному пункту.

Начальное разбавление определяется следующим образом: 1) при выпуске в верхнюю треть глубины или в мелководье

где Нср - средняя глубина прибрежной зоны, м.

Формулы (8) и (9) получены для средних скоростей ветра Wв=5,5 м/с. Для других скоростей ветра вторые члены числителей в этих формулах нужно умножить на отношение Wв/5,5. Средняя глубина прибрежной зоны водохранилища определяется по измеренным глубинам в этой зоне, а ширина её Вз определяется в зависимости от средней глубины водохранилища Нв (табл. 2.3).

Таблица 2.3 Зависимость ширины прибрежной зоны водохранилища от её глубины

Основное разбавление сточных вод определяется по формулам: 1) при выпуске в верхнюю треть глубины или в мелководье

где l - расстояние от выпуска до расчётного пункта, м;

∆х = 6,53Нср1,17 ;

42

2) при выпуске в нижнюю треть глубины

Выражение (10) применимо только для береговых выпусков сточных вод и при распространении загрязнённой струи вдоль берега на расстояние до 20000 м, а выражение (11) - только для выпусков сточных вод, отнесённых от берега в водохранилище на расстояние до 500 м, и при распространении загрязнённой струи от выпуска к берегу.

При необходимости выполнения расчётов, не охватываемых методом М.А. Руффеля, или более тщательного учёта условий разбавления сточных вод в водохранилище (озере) следует пользоваться формулами А.В. Караушева. По ним получают значения концентрации вещества в воде водоёма на расчетных расстояниях, а не разбавление сточной жидкости на этих расстояниях от выпуска.

С целью использования формул А.В. Караушева для различных показателей состава сточных вод разбавление n можно определить по выражению

где к, m, n – номера расчетного параллелепипеда, центр которого находится на расчетном расстоянии от выпуска сточных вод; Сст – концентрация действительного или условного вещества в сточных водах;

Сф – фоновая концентрация этого вещества в воде водоёма.

При проведении расчета по условному веществу Сст можно задавать любые удобные значения, а Сф полагать равной нулю. Расчет выполняется только 1 раз, в результате чего получают поле концентрации в параллеле-

43

пипедах, на которые разбита зона влияния сточных вод на водоём, т.е. загрязнённая зона. Затем выбирают параллелепипеды, соответствующие расчетному (контрольному) пункту, и с учетом величины Ск.m.n по выражению (12) устанавливают значение разбавления в этом месте. Полученную вели-

чину пк,т,п затем подставляют в приведённые ниже формулы.

2.3. РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ

Показатели нормативно-чистой (очищенной) сточной воды, - т.е. такой сточной воды, отведение которой в водный объект не приводит к нарушению норм качества воды в контрольном створе, или пункте водопользования, - определяются по следующим формулам, справедливым для любого типа водного объекта, с подстановкой в них величины разбавления:

1)при сбросе сточных вод в реки - определённой по формуле (3);

2)при сбросе в водохранилища или озёра - по формулам (7) или (12). Расчёт производится по конкретным показателям.

где Су - нормативное увеличение концентрации взвешенных веществ в воде водоёма, равное 0,25 (для водоёмов рыбохозяйственного и хозяйствен- но-питьевого назначения) или 0,75 мг/л (для водоёмов культурно-бытового назначения) при Сср≤30 мг/л и 0,05 мг/л (для всех водоёмов) при Сср>30 мг/л.

44

Расчет БПКполн.

где Lcm - БПКполн. нормативно чистой сточной воды;

Lнр - норматив на БПКполн в воде водоёма, равный 3 мг/л для водоёма I вида водопользования и 6 мг/л - II вида;

Кст, Кф - константы скорости потребления кислорода органическими веществами, поступающими в водоём со сточными водами и являющимися фоновым загрязнением соответственно, сутки-1;

t - время перемещения воды от выпуска до контрольного створа, сутки. Величина коэффициентов неконсервативности зависит от темпера-

туры воды и скорости её движения в водоёме. Влияние этих факторов учитывается следующими формулами:

1) температура воды

где Кго - значения коэффициента неконсервативности при Т воды, равной

200С;

где К1 - коэффициент неконсервативности, определённый в лабораторных условиях в неподвижной воде, сутки-1;

КD - динамическая составляющая коэффициента неконсервативности (безразмерная величина)

КD =10 −9 10−(3+35V )V ,

где V - скорость движения (течения) воды в водоёме, м/с.

45

Концентрация отдельных вредных веществ

Здесь рассматривается концентрация одного и того же вещества в сточных водах и в воде водоёма, поэтому принимается одна величина коэффициента неконсервативности k. В формулу эта величина подставляется с учетом выражений (15) и (16). Для консервативных веществ k=0.

Температура воды

где Тф - температура воды в водоёме до сброса в него сточных вод; Ту - допустимое увеличение температуры воды в контрольном створе; в летнее время Ту ≤30С.

В рыбохозяйственных водоёмах температура не должна повышаться по сравнению с естественной более чем на 50С при общем повышении температуры не более чем до 200С летом и 50С зимой - для водоёмов, в которых обитают холодноводные рыбы (лососевые и сиговые), и не более чем до 280С летом и 80С зимой - для остальных водоёмов. На местах нерестилища налима температура воды зимой не должна повышаться более чем на 20С.

Концентрация растворённого кислорода

Правилами предусматривается, что концентрация растворённого в воде кислорода в зимний (подлёдный) период должна составлять по рыбохозяйственным нормативам: для водоёмов I вида водопользования 6 мг/л; II вида – 4 мг/л. В летний (открытый) период во всех водоёмах концентра-

46

ция кислорода не должна быть ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 часов дня. Причем такая концентрация растворённого кислорода должна быть в любом месте водоёма.

Указанные концентрации определяются по следующим формулам:

•в зимний период

ве = 1− п11 [вф − Lф (1−10−Кфt )]+ пев−стА3 ,

где ne - разбавление сточных вод в водоёме на расстоянии l;

l - расстояние от выпуска, на котором рассчитывается концентрация растворённого кислорода; а - растворимость кислорода в воде при расчетной температуре (табл. 2.4);

вф - фоновая концентрация кислорода; вст - содержание кислорода в сточных водах; К2 - константа аэрации (табл. 2.5);

Ксм - константа скорости потребления кислорода смесью сточных вод и воды водоёма, сутки-1;

Остальные показатели определяются по формулам, указанным выше.

47

Таблица 2.4 Равновесные концентрации кислорода в дистиллированной воде

Измерение активной реакции среды

где рК1 - отрицательный логарифм первой константы диссоциации угольной кислоты (табл. 2.6);

[НСО3− ]- фоновая концентрация бикарбонатов мг.экв./л;

48

[СО2св ]- концентрация углекислого газа в воде водоёма, мг.экв./л;

[Ск.ст] и [Сщ.ст] - соответственно концентрация кислоты и щелочи в

сточных водах, мг.экв./л.

Таблица 2.6 Значение константы I ступени диссоциации угольной кислоты КI

и её отрицательного логарифма pKI

Миллиграмм-эквивалент - весовое количество вещества в миллиграммах, равное эквивалентному весу вещества. Эквивалентный вес вещества равен молекулярной массе, поделенной на валентность вещества.

[СО2св ]= [НСО3− ]/ 10 рНср − рК1 ,

где рНср - фоновое значение рН воды водоёма.

Если по данным анализа фонового качества воды водоёма известны значения щелочности воды Щ в мг.экв/л или концентрация углекислого га-

за в мг/л, то значение [СО2св ]определяется по формулам

[СО2св ]= 10 рНщср − рК1 ,

[СО2св ]= СО2 / 44 .

Значение рН, получаемое по формуле (19), не должно быть ниже 6,5 и выше 8,5. При отсутствии в сточных водах кислоты или щелочи соответствующие значения Ск.ст и Сщ.ст принимаются равными нулю.

Определение условий выпуска сточных вод в водные объекты следует производить для расчётных условий. В качестве расчётного расхода речной воды нужно принимать расход 95%-й обеспеченности для наиболее мелководного месяца. Для более точного расчёта целесообразно устанав-

49

ливать среднемесячный расход 95%-й обеспеченности, используя для его определения все среднемесячные расходы за период измерения и наблюдения расхода на данном участке водного объекта.

Для нижних бьефов зарегулированных рек за расчетный расход следует принимать минимальный гарантированный пропуск гидроузла: для озёр и водохранилищ - при минимальном уровне воды в них; для морей, озёр и водохранилищ - при наиболее неблагоприятном направлении течений по отношению к расчетному пункту. Необходимо обратить внимание на следующие обстоятельства: при равнопеременном направлении течения в летнее время, возникающем под действием равнопеременного направления ветра, фоновая концентрация загрязняющих веществ в воде обратного течения будет равна нормативу качества воды в контрольном створе. В этом случае, пользуясь формулами (13), (14), (17), (18), можно определить качество сточной воды, допустимой к сбросу в водоём. Следует иметь в виду, что при сбросе сточных вод в рыбохозяйственный водоём через береговой выпуск контрольным створом будет являться полуокружность с радиусом не более 500 м, а через рассеивающий выпуск - створ самого выпуска.

В зимнее время, когда водоём покрыт льдом, и ветровые течения отсутствуют, нужно учитывать реальные гидравлические условия при подлёдном режиме.

Приведённые выше формулы справедливы для случая сброса сточных вод через один выпуск, когда на контрольный створ нет воздействия сточных вод других водопользователей.

50

3. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Очистка сточных вод – обработка указанных вод с целью разрушения или удаления из них определенных веществ. Она может осуществляться различными методами.

В настоящее время существует несколько классификаций методов очистки сточных вод. Рассмотрим две основные из них.

Первой является классификация методов по назначению. В соответствии с ней выделяются методы, предназначенные для удаления:

•крупнодисперсных нерастворенных примесей;

•диспергированных нерастворенных примесей;

•тонкодиспергированных нерастворенных примесей;

•растворенных примесей;

•патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов, т.е. дезинфекции (обеззараживания).

Вторая классификация подразумевает разделение методов очистки сточных вод по типам процессов, на которых они основаны (рис. 3.1).

Методы механической очистки предназначены для удаления крупнодисперсных примесей из сточной воды и используются на стадии предварительной очистки. В эту группу входят:

•гравитационное разделение, т.е. выделение из воды частиц нерастворенных примесей под действием силы тяжести. В основном выражается в отстаивании и реализуется в песколовках, отстойниках, гравитационных сепараторах и др. сооружениях;

•центробежное разделение, т.е. удаление из воды частиц нерастворенных примесей под действием ценробежных сил. Осуществляется в гидроциклонах, центрифугах, ценробежных сепараторах и т.д.;