Определение необходимой степени очистки сточных вод в проточные водоемы

Наиболее часто на практике встречается сброс сточных вод в проточные водоемы, то есть реки. При расчете необходимой степени очистки сточных вод надо учитывать, что не весь расход воды водоема смешивается со сточными водами и, следовательно, не полностью участвует в процессе самоочищения. Учет степени смешения производится в контрольном створе при помощи коэффициента смешения. Степень смешения зависит от соотношения расходов речной и сточной воды, от скорости течения воды в реке, ее глубины, извилистости, от устройства выпусков, расстояния от места выпуска до расчетного створа и др.


Таблица 4 Допустимые изменения состава воды водоемов и водотоков в местах хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования после выпуска в них очищенных сточных вод

Показатели состава и свойств воды водоема   Для хозяйственно-питьевого водоснабжения   Культурно-бытовые нужды населения Нужды рыбного хозяйства
Взвешенные вещества Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться больше, чем на:
  0,25 мг/дм 0,75 мг/дм3 0,25 мг/дм3
Плавающие примеси На поверхности водоемов не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел и скопления других примесей На поверхности не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и др.
Запахи и привкусы Вода не должна приобретать запахи и привкусы интенсивностью более одного балла Вода не должна приобретать посторонней окраски, запах и привкусы
Окраска Не должна обнаруживаться в столбике Посторонние запахи и привкусы, мясу рыбы
 
Температура Допускается повышение не более, чем 3°С по отношению к среднемесячной температуре самого жаркого месяца Температура воды не должна превышать в летний период больше, чем на 30С, а в зимний больше, чем на 50С
Реакция (pH) Не должна выходить за пределы 6,5 - 8,5
Минеральный состав Сухой остаток 1000 мг/л, в том числе: хлоридов 300 мг/л и сульфатов 100 мг/л Нормируется по приведенному выше показателю «привкусы»   -
Растворенный кислород Не должен быть менее 4 мг/дм3 в любой период года в пробе, отобранной до 12 часов дня Зимой подо льдом должен быть не менее 4 мг/дм3, летом - не менее 6 мг/дм3.
Биохимическая потребность в кислороде Полная потребность воды в кислороде при 20°С не должна превышать
3 мг/дм3 6 мг/дм3 3 мг/дм3
Возбудители заболеваний Вода не должна содержать возбудителей заболеваний
Ядовитые вещества Не должны содержать в концентрациях, могущих оказать прямое или косвенное вредное воздействие:
  на организм и здоровье населения на рыб и водные организмы, служащие кормовой базой для рыб
 

9.1Определение коэффициента смешения в проточные водоемы

 

Коэффициент смешения – величина, меньшая или равная единице. На нее умножают расход водоема во всех формулах расчета необходимой степени очистки. Для вычисления коэффициента смешения в проточные водоемы принята формула В.А. Фролова - И.Д. Родзиллера:

 

 

где e = 2,72– основание натуральных логарифмов;

Q – наименьший расход реки в створе выпуска сточных вод, м3/с;

q – наибольший расход сточных вод, м3/с;

Lф– расстояние по фарватеру реки от створа выпуска до контрольного створа, м;

– коэффициент, учитывающий влияние гидравлических факторов на процесс смешения:

где – коэффициент извилистости русла реки:

– расстояние по фарватеру, км;

Lnp – расстояние по прямой, между створом выпуска сточных вод и контрольным створом, км;

–коэффициент, зависящий от устройства выпуска сточных вод в водоем; при береговом выпуске = 1,0; при выпуске в фарватер реки = 1,5; при диффузионном выпуске = 3,0;

Е – коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент Е для равнинных рек определяется по формуле М.В. Потапова:

где – средняя скорость течения воды в водоеме на рассматриваемом участке, м/с;

– средняя глубина водоема на этом участке, м.

Коэффициент смешения показывает, какая часть расхода реки смешивается со сточной водой. При подсчете коэффициента можно пользоваться вспомогательными данными, приведенными в приложении 1.

Коэффициент разбавления определяется по формуле Фролова-Родзиллера:

 

n =

 

где n – коэффициент разбавления.

 

9.2 Необходимая степень очистки сточных вод по БПКполн

Величина БПКполн сточных вод, допустимых к спуску в водоем, определяется по формуле:

 

 

где – концентрация органических загрязнений по БПКполн в сточных водах, допустимых к спуску в водоем, мг/дм3;

Lпр.доп – предельно допустимая концентрация органических загрязнений по БПКполн в контрольном створе;

концентрация органических загрязнений по БПКполн в воде водоема до спуска сточных вод, мг/дм3;

– константа скорости потребления кислорода кислорода;

t – продолжительность периода, за за который смесь воды водоема и сточных вод переместится из створа выпуска до контрольного створа, сут.

Величина t определяется по формуле:

 

t =

 

Величину можно ориентировочно определить по табл. 5.

 

Таблица 5 Значения константы скорости потребления кислорода

 

Температура воды водоема, 0С
0,04 0,05 0,063 0,08 0,1 0,126 0,158

 

Требуемый эффект очистки сточных вод по БПКполн определяется по формуле:

 

Э =

где концентрация смеси бытовых и производных сточных вод по органическим загрязнениям, мг/дм3.

 

9.3 Необходимая степень очистки сточных вод по взвешенным веществам

 

Концентрация взвешенных веществ в сточных водах, допустимых к сбросу в водоем, определяется по формуле:

 

где р – допустимое увелечение концентрации взвешенных вешеств, мг/дм3; –концентрация взвешенных в воде водоема, мг/дм3.

Эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам определяется:

 

Э= 100%

 

где – концентрация смеси бытовых и производственных сточных вод по взвешенным веществам, мг/дм3.

 

9.4 Необходимая степень очистки сточных вод по растворенному кислороду

 

С учетом реаэрации водоема. Расчет необходимой степени очистки сточных вод по растворенному кислороду при наличии подробных сведений о водоеме производится по нижеследующим уравнениям:

 

 

где Dt –дефицит кислорода в воде водоема через t суток;

к1 – константа потребления кислорода;

к2 – константа растворения кислорода;

La – БПКполн смеси воды водоема и сточных вод в момент выпуска в водоем, мг/дм3;

Da – начальный дефецит кислорода в воде водоема, мг/дм3;

tкр – время в сутках, через которое поступает критическое уменьшение содержания растворенного кислорода в воде водоема;

Оо – предел растворения кислорода воздуха при данной температуре воды, мг/дм3;

4 – минимально допустимая концентрация растворенного кислорода в критической точке, мг/дм3;

Ор – содержание растворенного кислорода в водоеме до спуска сточных вод, мг/дм3.

Необходимо начальные 2 уравнения решать методом подбора относительно значенияLa. Для этого нужно определить таблицами значения к1, к2, О0, затем вычислить Da и D1 и подставить их в уравнения. После этого определяют концентрацию БПКполн в сточных водах, допустимых к спуску .

Необходимая степень очистки определяется:

 

Э= 100%

Значения величин константы растворения кислорода к2 и воздуха Оо приведены в табл. 6 и 7.

 

Таблица 6 Растворимость кислорода в 1 л воды при давлении 760 мм рт. ст.

 

t
O0, мг/дм3 14,23 12,80 11,30 10,15 9,64 9,17 8,69 8,38 7,63

 

Таблица 7 Величина константы растворения кислорода

 

Характеристика водоема к2 при t0 воды в водоеме
100 150 200 250
Продолжение табл.7
Слабопроточные водоемы - 0,11 0,15 -
Реки с малой скростью течения 0,17 0,185 0,20 0,215
Реки с большой скоростью течения 0,425 0,46 0,50 0,54
Малые реки с быстрым течением 0,684 0,74 0,80 0,865

 

Без учета реаэрации водоема. В этом случае концентрацию органических загрязнений по БПКполн в сточных водах, допустимых к спуску в водоем, вычисляют по формуле:

 

где Q – наименьший расход реки в створе выпуска сточных вод, м3/с;

q – наибольший расход сточных вод, м3/с;

Необходимая степень очистки определяется:

 

Э= 100%

 

9.5 Необходимая степень очистки сточных вод по

концентрации токсичных веществ

 

Допустимая концентрация по показателям вредности подлежащих к спуску сточных вод в водоем вычисляется по формуле:

где -нормативный показатель величины предельно допустимой концентрации вредного вещества в воде водоема, мг/дм3 (см. табл. 4);

– концентрация вредного вещества в реке, мг/дм3

Необходимая степень очистки определяется по формуле:

 

Э= 100%

 

где – концентрация вредных веществ в сточной воде, мг/дм3.