где ПДКв – предельно допустимая концентрация химического вещества в воде, мг/л;
Сф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема до сброса СВ, мг/л;
n – реальная кратность разбавления СВ, которую в общем случае следует определять по формуле:
n = (gQ + q) / q(2.3)
где Q – разбавляющая вода водоема, м3/с;
g – коэффициент, указывающий на степень полноты разбавления сточных вод в водоеме.
Для расчета g используются коэффициенты, учитывающие условия выпуска СВ и гидрологические особенности водоема:
g = [1 – b] / [1 + (bQ / q)] (2.4)
b = e–х; х = aLф1/3 (2.5)
где e – основание натурального логарифма, e = 2,72;
Lф – расстояние до рассматриваемого створа по течению (по фарватеру) реки, м;
a – коэффициент, учитывающий гидрологические факторы смешения; рассчитывается по формуле:
a = xj (D / q)1/3 (2.6)
где x – коэффициент, зависящий от места выпуска стока в реку:
x = 1,0 – при выпуске у берега;
x = 1,5 – при выпуске в стрежне реки (глубокая часть речного русла с большой скоростью течения);
j – коэффициент извилистости реки, который определяется по формуле:
j = Lф / Lпр (2.7)
где Lф – расстояние по фарватеру полной длины русла от выпуска СВ до рассматриваемого створа, м;
Lпр – расстояние между фарватером и рассматриваемым створом по прямой, м;
D – коэффициент турбулентной диффузии, определяемый по формуле:
D = Vср Hср g / 2 m Cш (2.8)
где Vср – средняя скорость течения, м/с;
Hср – средняя глубина, м;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;
m – коэффициент Буссинского, м1/2/с; m = 24 м1/2/с;
Сш – коэффициент Шези, зависящий от типов водотоков и их характеристик, м1/2/с; принимает значения от 10 до 70.
2.2. Определение приведенного объема сточных вод
Приведенный объем сточных вод Пq представляет собой условную величину, позволяющую в сопоставленном виде (путем разбавления до норм ПДК) выразить вредность загрязняющих ингредиентов, которые содержатся в СВ различных производств.
Расчет Пq (м3/с) ведется по формуле:
Пq = (ПДС – q ПДКв) / ПДКв (2.9)
где ПДС – предельно допустимый сброс загрязняющего вещества, г/с;
q – разбавляемая сточная вода, поступающая в водоем, м3/с;
ПДКв – предельно допустимая концентрация химического вещества в воде, мг/л.
1) Вариант задания соответствует № студента по кафедральному журналу.
2) Рассчитать ПДС (г/с) для каждого вещества, поступающего с СВ в водоем, по формуле 2.1.
3) Определить приведенный объем сточных вод Пq (м3/с) по формуле 2.9.
4) Ранжировать приведенные объемы по каждому загрязняющему веществу (Пq 1 > Пq 2 > Пq 3) и сделать вывод о том, какое загрязняющее вещество является наиболее опасным.
5) Для получения зачета по работе № 2 студент письменно (или устно, по указанию преподавателя) отвечает на заданные ему контрольные вопросы.
Вариант задания соответствует № студента по кафедральному журналу.
В сточных водах, сбрасываемых в реку, могут быть следующие металлы: медь, никель, цинк, свинец и хром. Осуществляются расчеты тех примесей, для которых указана фоновая концентрация.
Задание к работе представлено тремя таблицами: в таблице 2.1 приведены условия сброса сточных вод; в таблице 2.2 – характеристики рек; в таблице 2.3 – предельно допустимые концентрации металлов в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования.
Таблица 2.1.
Исходные данные для выполнения работы № 2
| № | Река | q, м3/с | Lф, м | Lпр, м | Характер выпуска СВ в реку | Сф, % от ПДКв | ||||
| Cu | Ni | Zn | Pb | Cr | ||||||
| 1. | Воронеж | 8 | 9000 | 7000 | у берега | 15 | 10 | 15 | - | - |
| 2. | 7 | 8000 | 5000 | в стрежне | - | 10 | 15 | 3 | - | |
| 3. | Урал | 8 | 5000 | 3700 | у берега | 20 | 20 | 18 | - | - |
| 4. | 7 | 4800 | 3500 | в стрежне | - | 20 | 18 | 8 | - | |
| 5. | река Кольского п-ва | 8 | 7900 | 6700 | у берега | 20 | 20 | 15 | - | - |
| 6. | 7 | 7800 | 5500 | в стрежне | - | 20 | 15 | 10 | - | |
| 7. | Иртыш | 8 | 4900 | 3700 | у берега | 20 | 16 | 20 | - | - |
| 8. | 7 | 4800 | 3500 | в стрежне | - | 16 | 20 | 12 | - | |
| 9. | Воронеж | 6 | 7000 | 4000 | у берега | 15 | - | 15 | - | 3 |
| 10. | 5 | 6000 | 3000 | в стрежне | 15 | 10 | 15 | - | - | |
| 11. | Урал | 6 | 4400 | 3400 | у берега | 20 | - | 18 | - | 5 |
| 12. | 5 | 2600 | 1300 | в стрежне | 20 | 20 | 18 | - | - | |
| 13. | река Кольского п-ва | 6 | 6700 | 4800 | у берега | 20 | - | 15 | - | 5 |
| 14. | 5 | 4000 | 2200 | в стрежне | 20 | - | 15 | 10 | - | |
| 15. | Иртыш | 6 | 4700 | 2400 | у берега | 20 | - | 20 | - | 5 |
| 16. | 5 | 3600 | 2300 | в стрежне | 20 | 16 | 20 | - | - | |
| 17. | Воронеж | 4 | 5000 | 2000 | у берега | - | 10 | 15 | 3 | - |
| 18. | 5 | 4000 | 2000 | в стрежне | 15 | - | 15 | 3 | - | |
| 19. | Урал | 4 | 3500 | 2200 | у берега | - | 20 | 18 | 8 | - |
| 20. | 5 | 4800 | 3200 | в стрежне | 20 | - | 18 | 8 | - | |
| 21. | река Кольского п-ва | 5 | 6600 | 3300 | в стрежне | 20 | 20 | 15 | - | - |
| 22. | 4 | 5400 | 3200 | у берега | - | 20 | 15 | 10 | - | |
| 23. | Иртыш | 4 | 3500 | 2100 | у берега | - | 16 | 20 | 12 | - |
| 24. | 6 | 3000 | 1800 | в стрежне | 20 | - | 20 | - | 5 | |
| 25. | Воронеж | 6 | 3000 | 1000 | в стрежне | 15 | - | 15 | - | 3 |
Таблица 2.2.
Характеристики рек
| Река | коэффициент Шези СШ | расход разбавляющей воды водоема Q, м3/с; | средняя скорость течения реки Vср, м/с; | средняя глубина реки Нср, м |
| Воронеж | 55 | 65 | 1,6 | 1,8 |
| Иртыш | 40 | 55 | 2,6 | 1,4 |
| Небольшая река Кольского полуострова | 30 | 45 | 3,0 | 0,8 |
| Урал | 35 | 50 | 2,2 | 1,2 |
Таблица 2.3.
Предельно допустимые концентрации металлов в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования
| Металлы | Cu | Ni | Zn | Pb | Cr |
| ПДКв, мг/л | 0,1 | 0,1 | 1,0 | 0,01 | 0,005 |
[1] Источник загрязнения вод – источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло
[2] Ассимилирующая способность водного объекта – способность водного объекта принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования (ГОСТ 17.1.1.01.-77)
[3] Контрольный створ в задачах установления нормативов ПДС – это поперечное сечение водного потока, в котором контролируются показатели качества воды
[4] статья 109 Водного кодекса РФ
[5] Консервативные вещества – вещества, которые не взаимодействуют с водой и не подвергаются биологическому разложению
[6] см. учебное пособие, стр.97
[7]Хозяйственно-питьевое водопользование предусматривает использование воды в качестве источников водоснабжения. В соответствии с СанПиН 2.1.4.559-96 питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Культурно-бытовое водопользование осуществляется там, где население отдыхает в окрестностях водоема в свободное от работы время. Согласно действующим нормативам требования к качеству поверхностных вод, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест