Архів якісних рефератів

Знайти реферат за назвою:         Розширений пошук

Меню сайту

Головна сторінка » Екологія

Розрахунок гранично допустимих скидів забруднюючих речовин у водоток (курсова робота)

1 МЕТОДИЧНІ І ОРГАНИЗАЦІЙНІ ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ГРАНИЧНО ДОПУСТИМИХ СКИДІВ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН

Скид зворотних вод у водні об'єкти є одним з видів спеціального водокористування і здійснюється на основі дозволів, які видаються у встановленому порядку органами Мінекоресурсів України.

Гранично допустимий скид (ГДС) речовини - показник максимально допустимої в одиницю часу кількості (маси) речовини, що відводиться із зворотними водами в поверхневі та морські води, який з урахуванням встановлених обмежень на скид цієї речовини від інших джерел забруднення гарантує дотримання норм її вмісту в заданих контрольних створах (пунктах) водного об'єкта. Таким чином, величини ГДС речовин визначаються і встановлюються, як правило, для кожного із сукупності випусків зворотних вод, пов'язаних єдністю водного об'єкта (тобто за басейновим принципом), з урахуванням оптимального розподілу його асимілюючої спроможності (спроможність водного об'єкта приймати певну масу речовини в одиницю часу без порушення норм якості води в контрольних створах (пунктах) водокористування). Величини ГДС речовин встановлюються в грамах на годину (г/год).

Величини ГДС розробляються і затверджуються для діючих і проектуємих підприємств-водокористувачів. При цьому, незалежно від асимілюючої здатності водного об'єкта, призначувані ГДС повинні задовольняти рівню очищення, що може бути досягнуто при застосуванні типового способу очищення стічних вод для розглянутої категорії стічних вод .

Для діючих підприємств розробка величин ГДС може здійснюватися як самим підприємством-водокористувачем, так і на його прохання проектною чи науково-дослідною організацією, тимчасовим творчим колективом. Якщо фактична якість скидання діючого підприємства менше розрахункового ГДС, то за якість ГДС приймається фактична якість стічних вод.

Величини ГДС проектуємих і споруджуваних (реконструйованих) підприємств визначаються в складі проектів будівництва (реконструкції) цих підприємств. Якщо при перегляді чи уточненні раніше встановленого ГДС виявиться, що проектне скидання споруджуваного (реконструйованого) підприємства менше розрахункового ГДС, то в за ГДС приймається проектне скидання.

Якщо фонова концентрація водного об'єкта за якими-небудь показниками обумовлена природними факторами, то ГДС відповідних речовин установлюються виходячи з умови відповідності в контрольних створах природної фонової якості води.

Для речовин, по яких нормуються збільшення до природного фону, ПДС повинні бути встановлені з обліком цих припустимих перевищень до природного фону.

Встановлення ГДС речовин з обліком лімітуючої ознаки шкідливості (ЛОШ) проводиться для речовин 1 і 2 класів небезпеки при господарсько-питному і комунально-побутовому водокористуванні і всіх нормованих речовин, крім основних іонів мінералізації води, при господарському водокористуванні. При цьому в контрольному створі водного об'єкта сума відносин концентрацій речовин з однаковим ЛОШ до відповідних ГДК (чи природним фоновим концентраціям цих речовин, якщо вони перевищують ГДК) не повинна перевищувати одиниці.

Основними категоріями зворотних вод, для яких встановлюються величини ГДС речовин, є:

а) стічні води: господарсько-побутові, промислові (включаючи виробничі, теплообмінні, шахтні, кар'єрні та ін.), виробничо-побутові (у населених пунктах - міські), з рибогосподарських ставків, тваринницьких ферм;

б) дренажні води;

в) скидні води.

Одним з найважливіших принципів при розробці ГДС є басейновий принцип. При цьому передбачається, що розробка ГДС здійснюється з урахуванням усіх джерел надходження зворотних вод у межі розглянутого басейну і з урахуванням гідрофізичних особливостей водозбору.

Басейновий принцип встановлення ГДС речовин застосовується в таких випадках:

а) для водокористувачів ділянки басейну річки або водойми в межах області (основний варіант), де розгляд і затвердження ГДС проводитися єдиними контролюючими органами і при цьому передбачається дотримання норм якості води в створах на кордоні областей;

6) для водокористувачів басейну в цілому при розробці басейнових екологічних програм, а також міждержавних басейнових екологічних програм, де враховується необхідність дотримання заданих норм якості води в прикордонних створах.

Якщо величини ГДС речовин розраховуються без застосування басейнового принципу і відсутня достовірна інформація про фонову якість води або ж остання за даними спостережень гірша за нормативну, то дотримання норм якості води в контрольних створах водних об'єктів басейну може бути гарантовано лише за умови встановлення ГДС речовин, виходячи з перенесенням норм якості природних вод безпосередньо на зворотні води. При цьому істотно зростають сумарні витрати водокористувачів на водоохоронні заходи, оскільки у випадку відсутності інформації не повністю використовується асимілююча спроможність водних об'єктів і в обох випадках виключається можливість оптимального розподілу допустимих величин скидів нормованих речовин між водокористувачами басейну .

Басейновий принцип не враховується, якщо:

а) у водному об'єкті в районі скиду зворотних вод за рахунок впливу інших джерел забруднення, які не підлягають регулюванню у строк меньш ніж п'ять років, та у яких вичерпана асимілююча спроможність по нормуванню речовин, які скидаються у даний водний о'бєкт;

б) скид зворотних вод растошован в межах населеного пункта. Втакому випадку ГДС установлюється на основі допустимих концентрацій речовин, які не перевищують норми якості та ГДС їх у водних о'бєктах комунально-побутового водокористування, з обов'язковою перевіркою умов дотримування норм якості води рибогосподарського водного о'бєкту в межах або за межами населеного пункта у відповідності з встановленою категорією водокористування;

в) при розподіляних скидах зворотних вод, розташованих на великої відстані один проти другого, в великі водотоки та водоймища, коли забруднення має локальний характер.

Розрахунок величини ГДС, розробка проектів планових заходів по досягненню ГДС, підготовка документів здійснюється розработчиком ГДС з участю водокористувачів. Підготовка вихідних даних при визначенні розрахункових умов скида зворотних вод здійснюється підприємством-водокористувачем.

Розробка ГДС здійснюється раз у п'ять років. Якщо по закінченню вказанного строку новий проект не розроблен, то відповідні служби не дають дозвол на подальше водокористування. Якщо у процесі водокористування змінились його умови (змінились основні характеристики на 20% і більше), необхідно робити новий розрахунок ГДС.

Розробка, обґрунтування та встановлення ГДС речовин включає такі етапи:

Етап 1. Підготовка вихідних даних для розрахунку ГДС речовин.

Етап 2. Правове та методичне обґрунтування схеми і моделі розрахунку ГДС речовин.

Етап 3. Визначення розрахункових розмірів та розробка проекту (розрахунок) ГДС речовин.

Етап 4. Визначення величин ТПС речовин, оцінка водоохоронної ефективності досягнення ТПС і ГДС речовин.

Етап 5. Розробка пропозицій до плану заходів щодо досягнення ГДС речовин, підготовка документів - проектів ГДС, ТПС речовин і плану заходів.

Етап 6. Узгодження і затвердження документів.

Розрахунок величин ГДС речовин у водний об'єкт із зворотними водами виконується з урахуванням:

а) норм якості води і ГДК речовин у воді водного об'єкта в лімітуючому контрольному створі;

б) фонової якості води водного об'єкта до місця впливу випуску зворотних вод;

в) витрат, складу і режиму надходження зворотних вод за період дії встановлених ГДС речовин;

г) впливу на водний об'єкт на ділянці від місця випуску зворотних вод до лімітуючого контрольного створу інших випусків зворотних вод, господарських факторів;

д) ступеню змішування зворотних вод з водою водного об'єкта на ділянці від місця їх випуску до лімітуючого контрольного створу;

е) кратності розбавлення зворотних вод водою водного об'єкта в зоні їх початкового змішування і лімітуючому контрольному створі;

е) природного самоочищення вод від речовин, що надходять, на ділянці від місця випуску зворотних вод до лімітуючого контрольного створу. (Процеси самоочищення враховуються, якщо вони достатньо виражені, а їх закономірності достатньо вивчені).

Для розрахунку величин ГДС речовин використовується сукупність фактичних або розрахункових вихідних даних, що включає: гідрографічні, морфометричні, розрахункові гідрологічні і гідрохімічні характеристики водних об'єктів у розрахункових (контрольних, фонових, гирлових і т.д.) створах, коефіцієнти неконсервативності речовин у воді водних об'єктів;

- розрахункові кількісні і якісні характеристики основних генетичних складових стоку, що формуються на ділянках басейну між суміжними створами: природної складової (підземного живлення та поверхневого стоку з природних територій водозабору), поверхневого стоку з промислово-житлових (забудованих) і сільськогосподарських (орних) територій;

- фактичні і задані (проектні) або розрахункові витрати і склад скиданих зворотних вод, спрацьованої води водосховищ і ставків, перекидуваного стоку, витрати водозаборів;

- місця розташування водокористувачів та інших господарських впливів на водні об'єкти по гідрографічній мережі, вимоги водокористувачів до якості води;

- техніко-економічні характеристики реалізованих, тих, що плануються, і можливих водоохоронних заходів.

Величини ГДС визначаються для всіх категорій водокористувачів як добуток максимальної за годину витрати стічних вод qmах 3/год.) на припустиму концентрацію забруднюючої речовини СГДС (г/м3). При розрахунку умов скидання стічних вод спочатку визначається значення СГДС, що забезпечує нормативну якість води в контрольних створах. ГДС визначається відповідно до формули:

, (1.1)

де qmах - максимальна витрата за годину, (м3/год.);

СГДС - гранична концентрація забруднюючої речовини, (г/м3).

Розрахунок СГДС ведуть у тому випадку, якщо виконується умова СфГДК. У випадку якщо СфГДК СГДСГДК.

Для визначення розрахункових умов, при яких формулюється найменьша асимілююча спроможність водного об'єкту, необхідно враховувати:

1. Витрата водозаборівта скидів зворотних вод.

2. Склад скинутих зворотних вод (не перевишуючих фактичних середніх значень).

3. Витрати води на незарегульованих ділянках річки.

4. Фонові характеристики водного об'єкту з урахуванням лімітуючего періоду.

5. Витрати води на зарегульованих ділянках річки.

6. Витрати поверхневих та підземних складових у лімітуючи сезони

95%-ої забезпеченості.

7. Склад дощевого стоку до застроєної териториї .

Концентрація ГДС для водоймищ розраховується в залежності відконсервативності речовини.

Для консервативних речовин (речовини, які тривалий час залишаються в потоці), концентрація ГДС визначається за формулою:

, (1.2)

де Сф - фонова концентрація забруднюючої речовини у водотоці вище випуску стічних вод, г/м3;

СГДК - гранично допустима концентрація забруднюючої речовини у воді водотоку, г/м3;

n - кратність загального розведення стічних вод у водотоці, дорівнюється добутку кратності початкового розведення nн на кратність основного розведення nо:

n=nн·nо , (1.3)

Для неконсервативних речовин концентрація ГДС визначається за формулою:

, (1.4)

де k - коефіцієнт неконсервативності, 1/добу;

е - експонента; е = 2,71;

t - час добігання скиду до контрольного створу, розташованого на відстані 500 метрів.

,

де Vр – швидкість потоку, м/с.

Розрахункова формула коефіцієнта неконсервативності має вид:

 

K= L Kt Kl (1.5)

де L – коефіцієнт, враховуючий поправку на швидкість течії річки:

 

{5, Vр ³ 0.2 м/с

L= (1.6)

{5 – 4 exp ( - (7 +80Vр ) Vр ), Vр < 0.2 м/с

Kt - поправка на температуру (при t < 35º, Kt = 0.0451Т+0.101 ); Kl – статистичний коефіцієнт.

Так як речовини за характером свого негативного впливу поділяються на групи, кожна з який поєднує речовини однакової ознаки дії, їх називають ознакою шкідливості. Ті ж самі речовина при різних концентраціях можуть виявляти різні ознаки шкідливості. Ознака шкідливості, що виявляється при найменшій концентрації речовини, називають ознакою шкідливості, що лімітує (ЛОШ). У водних об'єктах комунально-побутового і господарсько-питного водокористування розрізняють три ЛОШ – органолептичний, загально-санітарний і санітарно-токсикологічний. У водних об'єктах рибогосподарського водокористування, крім названих, виділяють ще два ЛОШ – токсикологічний і рибогосподарський.

При оцінці якості води враховується принцип адитивності – односпрямованої дії. Відповідно до цього принципу належність декількох речовин до тої самої ЛОШ виявляється в підсумовуванні їхнього негативного впливу.

Тому для показників, що нормуються за однаковою лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ) речовин у воді, СГДС вибирається так, щоб для кожної ЛОШ, визначеної нормативними вимогами до якості води, виконувалось співвідношення:

; (1.7)

де - концентрація забруднюючої речовини i у водному об'єкті в контрольному створі k;

ГДКi - гранично допустима концентрація речовини і;

L – кількість речовин з даною ЛОШ.


 

2 ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ЯКОСТІ ПОВЕРХНЕВИХ ВОД СУШІ ТА ЕСТУАРІЇВ УКРАЇНИ

Екологічна оцінка якості вод дає інформацію про воду як складову водної екосистеми, важливу частину природного середовища людини. Характеристика якості поверхневих вод дається на основі екологічної класифікації якості поверхневих вод суші та естуаріїв України. Екологічна класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв України побудована за екосистемним принципом.

Класифікація включає широкий набір гідрофізичних, гідрохімічних, гідробіологічних, бактеріологічних та інших показників, котрі відображають особливості абіотичної і біотичної складових водних екосистем. Екологічна оцінка якості поверхневих вод суші та естуаріїв України повинна обов'язково включати всі три блоки показників: блок сольового складу, блок трофо-сапробіологічних показників, блок показників вмісту специфічних речовин токсичної та радіаційної дії. Результати подаються у вигляді єдиної екологічної оцінки, котра базується на заключних висновках по трьох блоках.

Комплекс показників екологічної класифікації якості поверхневих вод включає загальні і специфічні показники. Загальні показники, до яких належать показники сольового складу і трофо-сапробності вод (еколого-санітарні), характеризують звичайні властиві водним екосистемам інгредієнти, концентрація яких може змінюватись під впливом господарської діяльності. Специфічні показники характеризують вміст у воді забруднюючих речовин токсичної і радіаційної дії[4].

Група класифікацій за критеріями сольового складу включає чотири спеціалізовані класифікації, кожна з яких має суттєве екологічне значення:

- класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критерієм мінералізації;

- класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями іонного складу;

- класифікація якості прісних гіпо- та олігогалинних вод за критеріями забруднення компонентами сольового складу;

- класифікація якості солонуватих β-мезогалинних вод за критеріями забруднення компонентами сольового складу.

Екологічна класифікація якості поверхневих вод суші та естуаріїв за трофо-сапробіологічними (еколого-санітарними) критеріями включає такі групи показників:

1) гідрофізичні - завислі речовини, прозорість;

2) гідрохімічні - концентрація іонів водню, азоту амонійного, азоту нітритного, азоту нітратного, фосфору фосфатів, розчиненого кисню; перманганатна та біхроматна окислюваність, біохімічне споживання кисню;

3) гідробіологічні - біомаса фітопланктону, індекс самоочищення - самозабруднення;

4) бактеріологічні - чисельність бактеріопланктону та сапрофітних бактерій;

5) біоіндикація сапробності - індекси сапробності за системами Пантле-Букка і Гуднайта-Уітлея.

Група класифікацій якості поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями вмісту і біологічної дії специфічних речовин включає три спеціалізовані класифікації :

- екологічну класифікацію якості вод суші та естуаріїв за критеріями вмісту специфічних речовин токсичної дії;

- екологічну класифікацію якості поверхневих гіпо- та олігогалинних і солонуватих β-мезогалинних вод за рівнем токсичності;

- екологічну класифікацію поверхневих вод суші та естуаріїв за критеріями специфічних показників радіаційної дії.

Класи і категорії якості вод відображають природний стан, а також ступінь антропогенного забруднення поверхневих вод суші та естуаріїв України.

Назви, дані класам і категоріям якості вод за їх станом, є такими:

І клас з однією категорією (1) - відмінні;

II клас - добрі, з двома категоріями: дуже добрі (2) і добрі (3);

III клас - задовільні, з двома категоріями: задовільні (4) і посередні (5);

IV клас з однією категорією (6) - погані;

V клас з однією категорією (7) - дуже погані.

Екологічна оцінка якості води в певному водному об'єкті може бути орієнтовною і ґрунтовною. Орієнтовна екологічна оцінка є необхідною з розвідувальною метою для вироблення попередніх, орієнтовних висновків і рішень .

Ґрунтовна, узагальнююча оцінка необхідна для переконливих, відповідальних висновків і рішень.

Процедура виконання ґрунтовної екологічної оцінки якості поверхневих вод складається з чотирьох послідовних етапів, а саме:

- етап групування і обробки вихідних даних;

- етап визначення класів і категорій якості води за окремими показниками;

- етап узагальнення оцінок якості води за окремими показниками (вираженими в класах і категоріях) по окремих блоках з визначенням інтегральних значень класів і категорій якості води;

- етап визначення об'єднаної оцінки якості води (з визначенням класів і категорій ) для певного водного об'єкта в цілому чи його окремих ділянок за певний період спостережень.

Вихідними даними для екологічної оцінки якості води є, насамперед, зведені і розрізнені результати систематичного контролю за якістю води у водних об'єктах України, котрі зібрані і оброблені мережею пунктів спостережень і лабораторій систем Мінекобезпеки, Держкомгідромету та Держводгоспу України. До уваги беруться також матеріали систематичних спостережень якості води, одержані наукови­ми установами екологічного профілю .

Етап визначення класів і категорій якості води для окремих показників полягає у зіставленні середньоарифметичних та найгірших (максимальних) значень кожного показника окремо з відповідними відомими критеріями якості води згідно до системи її екологічної класифікації.

На основі проведеного зіставлення середньоарифметичних та найгірших значень для кожного показника окремо визначаються категорії якості води за середнім і найгіршим значеннями для кожного показника окремо.

Зіставлення середніх і найгірших значень з критеріями спеціалізованих класифікацій та визначення класів і категорій якості води за окремими показниками виконується в межах відповідних блоків.

Етап узагальнення оцінок якості води за окремими показниками з визначенням інтегральних значень класів і категорій якості води виконується лише на основі аналізу показників в межах відповідних блоків. Це узагальнення полягає у визначенні середніх і найгірших (максимальних) значень для трьох блокових індексів якості води, а саме: для індексу забруднення компонентами сольового складу (І1), для трофо-сапробіологічного (еколого-санітарного) індексу (І2), для індексу специфічних показників токсичної і радіаційної дії (Із) .

Таким чином, повинно бути визначено шість значень блокових індексів, а саме: I1сер. та I1мак.; I2сер. та I2мак.; I3сер. та I3мак. (Приклад: І2сер.= 5,1, І2макс.=7

Середні значення для трьох блокових індексів якості води визначаються шляхом обчислення середнього номера категорії за всіма показниками даного блоку.

Середні значення блокових індексів можуть бути дробовими числами. Це дозволяє диференціювати оцінку якості води, зробити її більш точною і гнучкою. Для цього весь діапазон десятинних значень номерів (поміж цілими числами) розбивають на окремі частини і позначають їх таким чином:

Категорія якості води Позначення відповідних

екологічних індексів

1 1,0

2 1,0 - 2,0

3 2,0 - 3,0

4 3,0 - 4,0

5 4,0 - 5,0

6 5,0 - 6,0

7 6,0 - 7,0

Найгірші значення для трьох блокових індексів якості води визначаються за відносно найгіршим показником (максимальним) серед всіх показників даного блоку.

Етап визначення об'єднаної оцінки якості води для певного водного об'єкта в цілому або для окремих його ділянок полягає в обчисленні інтегрального, або екологічного індексу (Іе).

Значення екологічного індексу якості води визначається за формулою(2.1):

(2.1)

де I1 – індекс забруднення компонентами сольового складу;

I2 – індекс трофо-сапробіологічних показників;

I3 – індекс специфічних показників токсичної і радіаційної дії.

Екологічний індекс якості води, як і блокові індекси, обчислюєть­ся для середніх і для найгірших значень категорій окремо: Іесер. та Іемакс. - Він може бути дробовим числом.


Сольовий склад поверхневих вод суші та естуаріїв України оцінюється за сумою іонів та окремими інгредієнтами. При групуванні даних у просторі і часі оцінка дається за середніми і максимальними (найгіршими) значеннями показників. Клас води визначається за переважаючими аніонами, групи - за переважаючими катіонами. Типи вод визначаються за співвідношенням між іонами (в еквівалентах):

Прісні гіпо- і олігогалинні та солонуваті b-мезогалинні води оцінюються також за критеріями їх забруднення компонентами сольового складу, а саме за значеннями суми іонів, хлоридів і сульфатів.

Екологічна оцінка є неодмінною умовою екологічного нормування якості поверхневих вод, його попереднім етапом. Тому при виконанні екологічної оцінки треба передбачати зіставлення одержаних результатів із значеннями екологічних нормативів, встановленими для даного водного об'єкта. Це необхідно для аналізу відповідності (чи невідповідності) якості вод значенням усіх тих показників, котрі встановлені у результаті екологічного нормування якості вод для конкретного водного об'єкта.

3 МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ КРАТНОСТІ РОЗВЕДЕННЯ

В залежності від гідрометеорологічної обстановки та характеру випуску стічних вод, потрібно розглядати різні випадки накопичення та розсіяння в озерах водосховищах та водостоках і відповідно застосовувати різні методи розрахунку розведення.

При наявності в районі випуску стічних вод в водний об'єкт стійкої за часом і у просторі течії і при рівномірному надходженні стічних вод, процес переносу та розбавлення забруднюючих речовин відбувається так само як і в річках. Суттєвою різницею є тільки те, що забруднена частина струменя огранічена берегом лише з одного боку.

При надходженні забруднених вод зі швидкістю більшою ніж 2 м/с, необхідно враховувати як початкове, так і основне розведення.

Кратність основного розведення визначається по формулі:

, (3.1)

де Cmax - максимальна концентрація забруднюючої речовини на відстані 500 м від місця скидання, г/м3;

Cф – фонова концентрація забруднюючої речовини у водотоці , г/м3;

– концентрація речовини в замикаючому створі зони початкового розведення, г/м3 .

Якщо в водоймі в районі скиду стічних вод існує вертикальний градіент поперечної складаючої швидкості, то розбавлення забруднених стічних вод відбувається під дією сумарного ефекту турбулентної дифузії та поперечних січеній, які потрібно враховувати.

При довгостроковому випуску стічних вод в період коли течії в водоймі малі і нестійкі за напрямом, відбувається забруднення вод в районі випуску і їх накопичення, яке супроводжується турбулентною дифузією. В розглядаємих умовах, розрахунок відбувається за рівнянням турбулентної дифузії, що записано в циліндричних координатах.

Якщо відбувається миттєвий скид забруднених вод у водойму, то для розрахунку розведення потрібно використовувати метод, також розроблений на основі рівняння турбулентної дифузії у циліндричних координатах .

Для врахування початкового розведення потрібно враховувати метод Н.Н. Лапшева. Користуючись цим методом визначають відносний діаметр струменя наприкінці зони початкового розведення:

, (3.2)

де dт - діаметр оголовка труби;

де d - діаметр забрудненого струменя;

При цьому використовують формулу:

, (3.3)

де ΔVm – швидкість по осі струменя, м/c;

m=Vр/Vст (3.4)

де m - співвідношення швидкостей потоку і витікання струменя стічних вод.

Для з'ясування застосовності цієї формули в розглянутому випадку m 0,25.

Початкове розведення стічних вод враховується для напірних зосереджених випусків і випусків, що розсіюють, у водоток при виконанні умов Vст 4Vр і при абсолютних швидкостях витікання струменя з випуску Vст > 2 м/с:

, (3.5)

де qmах - максимальна витрата за годину, (м3/год.);

S - площа живого перетину потоку:

, (3.6)

де dт - діаметр оголовка труби.

Кратність початкового розведення n н визначається за формулою:

, (3.7)

Відстань від створу випуску до замикаючого створу зони початкового розведення (хн) обчислюється по залежності:

, (3.8)

Якщо в процесі початкового розведення забруднений струмінь дістає дна або поверхні водойми, то в наслідок стиснення струменю, інтенсивність розведення буде зменшуватися. Це зменшення визначається графічно функцією f(H/d), яка враховує стиснення струменя. Тоді кратність початкового розведення в стисненому струмені знаходиться по формулі:

, (3.9)

де Н – середня глибина на розглянутій ділянці водостоку, м.

Подальше розбавлення забруднених вод відбувається внаслідок соборного дифузіонного переносу. Розрахунок розведення виконується безпосередньо за спрощеною методикою. Детальні методи розрахунку представляють собою безпосередньо численні рішення рівнянь, а спрощенні строяться на аналітичній або графічній апроксимації цих рішень. Всі методи здобні для практичного використання, вони дозволяють отримувати розподіл концентрації забруднюючих речовин по довжині, ширині та глибині потоку.

Детальними методами будемо називати в подальшому численні методи рішення рівняння турбулентної дифузії, які дозволяють отримувати поле концентрації речовини в кордонах всієї розрахункової області, починаючи від джерела забруднення, і до деякого контрольного створу, наприклад до створу водокористування. В основі цих методів, розроблених Аркушевим, лежить загальне диференційне рівняння турбулентної дифузії .

Для умов плоскої задачі (кінцево – різницева схема) розрахункове рівняння записується таким чином:

, (3.10)

Позначення показані на малюнку 3.1. Значення Δх і Δz пов'язанні залежністю:

, (3.11)

де D - коефіцієнт турбулентної дифузії, м2/з:

 

k k+1

X

∆x

 

m-1

 

m

Vср

 

 

m+1

∆z

боковая стенка

Мал. 3.1 – Схема – сітка до розрахунку турбулентної дифузії.

, (3.12)

де Н – середня глибина на розглянутій ділянці водотока, м;

g - прискорення вільного падіння, м/с2;

С - коефіцієнт Шези (м½/с);

М - коефіцієнт, що залежить від С;

При 10 < С < 60 М = 0,7С + 6

С > 60 М = 48 = const.

Швидкість стічних вод Vст , що скидаються у водний об'єкт, в місці їх надходження, приймається рівною швидкості течії ріки Vр.

Обчислюється умовна площа поперечного переріза S у місці впадання в ріку:

, (3.13)

де r – радіус забрудненого струменя, м.

Потім визначають ширину забрудненого струменя потоку - b у початковому створі:

, (3.14)

Відповідно до величини b призначається ширина розрахункової клітки Δz – Δz=b. Якщо отримані значення Δz дуже великі (Δz³0,1B), то їх зменшують так, щоб виконувалась нерівність:

, (3.15)

де В – ширина ріки, м.

При розрахунку турбулентної дифузії, розглядаєму частину струменя поділяють на клітини зі сторонами Δх, Δz, отримуючи таким чином розрахункову сітку. Клітини, що попадають в струмінь притока стічних вод в початковому перерізі заповнюються числами, що виражають початкову концентрацію , тобто концентрацію забруднюючої речовини в стічних водах:

, (3.16)

Інші клітини заповнюються числами, що виражають природну (фонову, в окремому випадку це може бути нульова концентрація) концентрацію забруднюючої речовини в річці. В подальшому розрахунок ведеться за схемою плоскої задачі, що відзначена вище, а також на малюнку 4.1.

Кількість кліток по ширині забрудненого струменя потоку – nзаг визначається по формулі:

, (3.17)

Кількість кліток по ширині ріки (nобщ.) визначається як:

. (3.18)

Кількість кліток по довжині розглянутої ділянки визначається по формулі:

. (3.19)

За результатами розрахунку плоскої задачі, знаходять Cmax , і по формулі (3.1) розраховують кратність основного розведення.

Кратність основного розведення розраховують для однієї речовини. Значення концентрацій цієї речовини повинні задовольняти умові Cфон<CГДК<Cфакт.


 

4 РОЗРАХУНОК КРАТНОСТІ РОЗВЕДЕННЯ ЗА ПЛОСКОЮ ЗАДАЧЕЮ

Варіант 13

Для конкретної задачі скидання зворотних вод здійснюється у водостік рибогосподарського значення вищої категорії, по трубопроводу. Випуск стічних вод – береговий. На розрахунковій ділянці водостоку поперечні швидкості відсутні. Русло ріки поросло очеретом.

Визначення кратності розведення починаємо з розрахунку площі живого перетину потоку за формулою (3.6):

S=0,16 (м2)

Знаючи площу живого перетину потоку, можливо розрахувати швидкість витоку струменя стічних вод за формулою (3.5):

Vст=6,7 (м/с)

Співвідношення швидкостей потоку і витоку струменя стічних вод визначається за формулою(3.4):

m=0,22

Ця формула може бути застосована, тому що задовольняє умові m<0.25.

Наступним етапом є розрахунок відносного діаметру за формулою (3.3):

=10,9 (м)

Знаючи відносний діаметр струменя, розраховуємо діаметр забрудненого струменя використовуючи формулу (3.2):

d=4,91 (м)

Кратність початкового розведення розраховуємо за формулою (3.7):

nн=3,39

В наслідок того, що величина діаметра забрудненого струменя перевищує глибину річки, спостерігається стиснення струменя стічних вод на початку розрахункової ділянки. Тому, використовуючи існуючу номограму, знаходимо поправочний коефіцієнт f(H/d), і помножуючи на кратність початкового розведення, отримуємо кратність розведення в стисненому струмені за формулою (3.9):

(H/d)=0,34

f(0,34)=0,53

nнс=3,39*0,53=2,57

Відстань від створу випуску до замикаючого створу зони початкового розведення (хн) обчислюється по залежності (3.8):

xн=32,56 (м)

Подальший розрахунок розведення ведеться за кінцево – різницевою схемою.

Для цього необхідно розрахувати концентрацію забруднюючих речовин по всьому перерізу зони початкового розведення за формулою (3.16):

=0,07 (г/м3)

Концентрація розраховується для нафтопродуктів, тому що їх значення задовольняють умові Cфон<CГДК<Cфакт.

Потім визначаємо ширину забрудненого струменя потоку в початковому створі за формулами (3.13), (3.14):

s=16,29 (м2)

b=6,71 (м)

Потім визначаємо ширину розрахункової клітини Δz за формулою (3.15):

Δz=1,25 (м)

Потім розрахункова ділянка водостоку поділяється на поперечні та продольні лінії, що відстоять одна від одної відповідно на Δх і Δz. Розміри Δх визначаються за формулою (3.11), але спочатку обчислюється коефіцієнт турбулентної дифузії D за формулою (3.12):

D=0,049

Δх=23,87 (м)

Останнім етапом перед вирішенням плоскої задачі є розрахунок кількості розрахункових клітин за формулами (3.17), (3.18) та (3.19):

nзаг=5,54

nобщ=20

n дов=19,51

Потім для розрахунку основного розведення за формулою (3.1) необхідно вирішити плоску задачу, з метою обчислення Cmax – максимальної концентрації забруднюючої речовини на відстані 500 метрів від міста скиду. Значення Cmax дорівнює 0,0636 г/м3.

n0=

5 ВСТАНОВЛЕННЯ ГРАНИЧНО ДОПУСТИМОГО СКИДУ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН З УРАХУВАННЯМ ЛІМІТУЮЧОЇ СПРОМОЖНОСТІ ВОДНОГО ОБ'ЄКТУ

Для розрахунку концентрації ГДС підрахуємо кратність загальнго розведення за формулою (1.3):

n=2,57*1,21=3,109

Далі розраховується концентрація ГДС за формулами (1.2) – для консервативних речовин, і (1.4) для неконсервативних речовин. Але за умови: Cф>CГДК – CГДС = CГДК. Після розрахунку CГДС розраховується ГДС за формулою (1.1). Результати розрахунку ГДС і СГДС речовин оформленні у вигляді таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Результати розрахунку ГДС і СГДС

N

п/п

Сполука стічних вод

Задані концентрації, г/м3

Результати розрахунку

Сфакт

Сфон

СГДК

ГДС, г/год.

СГДС, г/м3

1

Зважені речовини

24,0

21,8

20.25

74115

20,25

2

Загальна мінерал.

2150,0

1374,0

1000

3660000

1000

3

БСК5

11,7

3,15

3.0

10980

2,31

4

Нітрити

3,46

0,047

0.08

292,8

0,148

5

Нітрати

19,3

17,87

40.0

146400

86,53

6

Азот амонійний

12

0,29

0.5

1830

0,937

7

Хлориди

484,0

341

300.0

1098000

300,0

8

Сульфати

139,0

74,0

100.0

571545,6

156,16

9

Нафтопродукти

0,182

0,04

0.05

256,2

0,07

10

Залізо загальне

6,1

0,1

6.0

68588,4

18,74

11

Фосфати

0,33

0,02

0.10

988,2

0,27

Для розрахунку затвердженних значень ГДС, необхідно розрахувати затвердженні значення концентрацій ГДС, попередньо розрахувавши фактичний скид за формулою ГДСфакт= qmax*Cфакт.

Затвердженні значення ГДС визначаються шляхом порівняння значень СГДС розрахункових та Cфакт:

а). Якщо СГДС>Cфакт, то СГДСутв=Cфакт

б). Якщо СГДС<Cфакт, то СГДСутв=CГДСрасчетн

в). Якщо Cфакт<Cфон, то СГДСутв=Cфакт.

Результати розрахунку затверджених значень ГДС та концентрацій надано у вигляді таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Затверджений гранично допустимий скид стічних вод

N

п/п

Сполука стічних вод

Фактична концентрація, г/м3

Фактичний скид,

Г/год

Допустима концентрація, г/м3

Затвердж. скид,

г/год

1

Зважені речовини

24,0

87840

20,25

74115

2

Загальна мінерал.

2150,0

7869000

1000

3660000

3

БСК5

11,7

42822

2,31

8454,6

4

Нітрити

3,46

12663,6

0,148

541,68

5

Нітрати

19,3

70638

19,3

70638

6

Азот амонійний

12

43920

0,937

3429,42

7

Хлориди

484,0

1771440

300,0

1098000

8

Сульфати

139,0

508740

139,0

508740

9

Нафтопродукти

0,182

666,12

0,07

256,2

10

Залізо загальне

6,1

22326

6,1

22326

11

Фосфати

0,33

1207,8

0,27

988,2

З таблиці видно, що фактичні скиди для більшості завданих для розрахунку речовин перевищують затвердженні значення ГДС. Наприклад, для нафтопродуктів та загальної мінералізації значення ГДС перевищується більш ніж у два рази, для БСК5 спостерігається майже шестикратне перевищення, а для азоту амонійного - майже дванадцятикратне перевищення значення затвердженого скиду. При такій ситуації водокористувачам необхідно терміново приймати заходи щодо дотримання ГДС.

Сумарне перевищення ГДК у контрольному і фоновому створах по групах ЛОШ представлено у вигляді табл. 5.3.

З таблиці видно, що в результаті сумування показників перевищення ГДК у контрольному та фоновому створах переважаючою лімітуючою ознакою шкідливості є токсикологічний. Він перевищує показник умови (1.7) практично у дванадцять разів. Сума відносин групи санітарно – токсикологічного ЛОШ також не відповідає умові (1.7), особливо це стосується величини суми відносин перевищення ГДК у фоновому створі (майже п'ятикратне перевищення умови).





Реферат на тему: Розрахунок гранично допустимих скидів забруднюючих речовин у водоток (курсова робота)


Схожі реферати



5ka.at.ua © 2010 - 2016. Всі права застережені. При використанні матеріалів активне посилання на сайт обов'язкове.    
.