19. Оценка поступления загрязняющих веществ от населения и предприятий разных отраслей хозяйства.

Различают не только искусственное загрязнение воды, но и естественное. Известно, что даже в малозаселенных районах чистота воды уменьшается, а количество ила, примесей всех видов увеличивается от истока в горах к месту соединения с морем или океаном.

Основные источники загрязнения воды:

- стоковые воды промышленных предприятий;

- бытовые стоки коммунального хозяйства;

- стоковые воды сельского хозяйства;

- воды шахт, нефтепромыслов, рудников;

- отходы производств при добыче разных полезных ископаемых;

- отходы древесины в деревообрабатывающей промышленности;

- сбросы водного и железнодорожного транспорта;

Генеральная стратегия в отрасли охраны водных ресурсов, как части охраны природы, во всех странах мира предусматривает: подчинение интересов отдельных водопользователей национальным интересам; применение экологически чистых технологий в производстве для улучшения качества вод, предотвращение их загрязнения и перегрева; возможность позитивных изменений в окружающей среде с учётом альтернативных вариантов водоснабжения и водопотребления.

Обеспечение экологического равновесия и полное удовлетворение потребностей населения и общественного хозяйства водой возможны при улучшении качества воды и водного режима рек, рациональном использовании воды предприятиями всех отраслей общественного хозяйства и воссоздании водных ресурсов.

Всем промышленным и сельскохозяйственным предприятиям следует:

- проводить мероприятия по экономному использованию водных ресурсов;

- применять современные эффективные и совершенные технические средства и технологии, чтобы предотвратить большие потери и загрязнение воды;

- контролировать качество и количество сброшенных в водные объекты промышленных стоков и тому подобное.

Вода имеет чрезвычайно ценное свойство — постоянно самосовершенствоваться под воздействием солнечной радиации и самоочистки. Последнее заключается в перемешивании загрязненной воды со всей её массой в водном источнике и последующем процессе минерализации органического вещества и отмирании бактерий. В естественной самоочистке воды принимают участие бактерии, грибы, водоросли. Установлено, что в процессе бактериальной самоочистки через 24 часа остается не больше 50 % бактерий, через 96 час. — 0,5 %. Для самоочистки загрязненной воды необходимо многоразовое разбавление её чистой водой. В случае сильного загрязнения самоочистка воды не происходит, поэтому нужны специальные мероприятия и методы по ликвидации загрязнений, которые поступили со стоковыми водами.

20. Расчет разбавления и перемешивания сточных вод в реках в стационарных условиях.

Методы расчета разбавления сточных вод основаны на аналитическом, либо численном решениях уравнения турбулентной диффузии при тех или иных допущениях и упрощениях.

Численные методы называют детальными, так как они позволяют получить распределение концентраций загрязняющих веществ во всей области распространения сточных вод в реке или озере. Результатом является поле концентраций загрязняющих веществ. Но в некоторых случаях в практике гидрохимических расчетов требуется знать только либо максимальную концентрацию загрязняющих веществ на заданном расстоянии от места их выпуска в воду, либо определить на каком расстоянии от места выпуска будет иметь место требуемая кратность разбавления сточных вод, то есть такая кратность разбавления, при которой концентрация загрязняющих веществ в воде опустится ниже значения ПДК по данному веществу. В этом случае используются аналитические методы расчета разбавления сточных вод, которые называются упрощенными.

На данный момент времени используется много разнообразных упрощенных методов, которые тесно связаны с типом водного объекта и особенностями его водного режима. В частности для расчета разбавления сточных вод на реках используются следующие аналитические методы:

1) метод Лапшева

2) экспресс метод ГГИ

3) метод Фролова-Родзиллера.

Метод Лапшева

В настоящее время для сброса сточных вод в реки используются рассеивающие водовыпуски, которые обеспечивают ускорение процесса разбавления. Основными факторами, определяющими ускорение процесса разбавления являются:

1 – рассредоточение сброшенных загрязняющих веществ по всей ширине реки;

2 – специальная конструкция сбросного сооружения.

Формирующаяся ниже по течению от такого сбросного сооружения зона называется зоной начального разбавления сточных вод, в которой процесс разбавления происходит по причине увлечения окружающей жидкости турбулентным струйным потоком, который образуется при истечении сточной воды из оголовка водовыпуска. Интенсивность разбавления в данной зоне зависит от:

1 – конструкции оголовка;

2 – планового и высотного положения оголовка в потоке;

3 – диаметра оголовка;

4 – от скорости истечения сточной жидкости.

Метод Лапшева позволяет рассчитать: кратность начального разбавления, протяженность зоны начального разбавления (в м), максимальную концентрацию загрязняющих веществ в конце зоны начального разбавления.

Было установлено что начальное разбавление сточных вод формируется при следующих условиях:

1) скорость истечения сточной жидкости – V_ст ≥ 2м/с;

2) V_ст ≥ 4V_ср в потоке (средняя скорость в реке при определенном расходе воды)

S_n = S_pQ_p+ S_cpQ_св/Q_p+Q_св

Максимальная концентрация загрязняющих веществ которая сложилась в конце зоны начального разбавления:

S_max = , (мг/л)

S_ср,Н = , (мг/л) S_ст = 100 (мг/л).

Экспресс-метод ГГИ

В государственном гидрологическом институте для расчета разбавления сточных вод в реках был разработан так называемый экспресс-метод ГГИ основанный на аналитической аппроксимации схемы решения уравнений турбулентной диффузии. В соответствии с данным методом расчет концентраций какого-либо загрязняющего вещества в створе расположенном на заданном расстоянии от места выпуска сточных вод в реку

Кроме того этот метод позволяет найти расстояние от места выпуска (L) на котором произойдет снижение максимальных концентраций загрязняющих веществ до безопасных значений:

Метод Фролова-Родзилера

Данный метод является одним из наиболее распространенных в практике гидрохимических расчетов, но его можно использовать только если соблюдаются следующие условия: 0,0025 ≤ Q_ст ≤ 0,1*Q_р

Расчет максимальной концентрации какого-либо загрязняющего вещества на заданном расстоянии от места выпуска сточных вод в реку выполняется по следующей формуле:

S_max = , (мг/л)

Данный метод позволяет определить расстояние от места выпуска сточных вод до створа достаточного перемешивания. Степень перемешивания сточных вод с речной водой лежит в диапазоне от 80 до 90%. В этом случае максимальная концентрация загрязняющих веществ не значительно отличается от средних концентраций по ширине реки. По условиям степень перемешивания: р = 85%

L₈₅ = ³, (мг/л)