Этапы проведения расчетов по методу Фролова-Родзиллера

1 Определение кратности разбавления по формуле (4.4).

2 Определение коэффициента смещения по формулам:

m = 1 – e^-k / 1 + (Q_в / Q_v) e^-k , (4.7)

где k – коэффициент гидравлических условий смешения, k = ψ φ ;

ψ – коэффициент учета расположения места выпуска сточных вод (для берегового выпуска ψ = 1, для выпуска в сечение русла ψ = 1,5);

D_T = g H ω / M C_Ш, (4.8)

где g – ускорение свободного падения;

Н – средняя глубина русла;

ω – средняя по сечению русла скорость течения реки на удалении L от места выпуска сточных вод;

М – функция коэффициента Шези для воды, М = 22,3 м^0,5/с;

С_ш – коэффициент Шези, С_ш = 40–44 м^0,5/с.

φ = L / L_Н, (4.9)

где L – длина русла от сечения выпуска до расчетного створа;

L_Н – расстояние между этими параллельными сечениями в нормальном направлении.

3 Определение концентрации загрязнений при полном перемешивании сточных вод в произвольный момент времени t

C = t (C_оQ_v + ∑C_вQ_в) / V, (4.10)

где t = V / (Q_v+∑Q_в – Q_n);

V – объем водоема;

Q_n – потери расхода воды в водоеме без уноса загрязнений (от испарения).

4 Определение допустимой концентрации загрязнений сточных вод производится по формуле (4.5).

5 Определение максимально допустимой концентрации в очищенных сточных водах производится в соответствии с формулой

. (4.11)

Пример расчета допустимого состава сточных вод

Для машиностроительного предприятия, расположенного вблизи реки, требуется оценить возможность сброса производственных сточных вод в реку (водоем I категории).

Решение (вариант 1)

1 Определение коэффициента смешения m (см. формулу (4.7)):

m=1 – 2,718^-0,329 / 1 + (5·10⁴/5·10²))· 2,718^-0,329 = 0,11.

Определение коэффициента φ (формула (4.9)):

φ = L / L_Н = 500 / 250 = 2.

Определение коэффициента гидравлического смешения k:

k = ψ φ = 1,5·2 = 0,3291.

Определение коэффициента турбулентной диффузии по формуле (4.8):

D_T = g H ω / M C_Ш = 9,81·15· 4 / 22,3· 40 = 0,659.

2 Определение кратности разбавления (см. формулу (4.4)):

n = (m Q_в + Q_v)/Q_v = (0,11·5·10⁴ + 500) / 500 = 12.

3 Определение периода полного обмена воды в водоеме (см. формулу (4.10)):

t = V / (Q_v + ∑ Q_в – Q_n) = 5·10⁶ / (500 + 5·10⁴ – 500) = 100 ч.

4 Определение концентрации примесей в водоеме при полном перемешивании сточных вод в момент времени t:

– по фенолу ( ).

Максимальная допустимая концентрация в очищенных сточных водах

С¹_m1 = ПДК₁(1 – 2 )= ПДК₁(1 – С_в2 / ПДК₂) =

= 0,001·(1 – 0,05 / 0,1) = 0,0005 мг/л.

Допустимая концентрация фенола в очищенных сточных водах при сбросе

С_о¹ ≤ n (С¹ _m1 – C_в1) + C_в1 = 12·(0,0005 – 0) + 0 = 0,006 мг/л.

Концентрация фенола при условии полного перемешивания сточных вод в водоеме

С₁ = t (С₀₁ Q_V + C_в1Q_в)/V = 100 (0,006 · 500 + 0) / (5·10⁶) =

= 0,00006 мг/л;

– по хрому (С₀⁴).

Максимально допустимая концентрация хрома в очищенных сточных водах

С_m4⁴ = ПДК₂( ) = ПДК₄(l – С_в7/ПДК₇ – С_в4/ПДК₄) =

= 0,1·(l – 0,01/10 – 0,005/0,1) = 0,0949 мг/л.

Допустимая концентрация хрома в очищенных сточных водах при сбросе

С_о⁴ ≤ n (С_m4⁴ – С_в4) + С_в4 = 12 · (0,0949 – 0,005) + 0,005 = 1,0838 мг/л.

Определение концентрации хрома при условии полного перемешивания сточных вод в водоеме:

С₄ = t (С_о⁴ Q_v + ∑ С_в4 Q_в) / V =

= 100·(1,0838·500 + 0,005·5·10⁴) / (5·10⁶) = 0,015838 мг/л;

– по кадмию (С₀⁵).

Максимальная концентрация кадмия в очищенных сточных водах

С_m5⁵ = ПДК₅ (1 – С_mi /ПДК_i) = 0,01(1 – С_в2 /ПДК₂) =

= 0,01· (1 – 0,05/0,1) = 0,005 мг/л.

Допустимая концентрация кадмия в очищенных сточных водах при сбросе

С_о⁵ ≤ n (С_m5⁵ – С_в5) + С_в5 = 12 (0,005 – 0) + 0 = 0,06 мг/л.

Определение концентрации кадмия при условии полного перемешивания сточных вод в водоеме:

С₅ = t (С_о⁵ Q_v + ∑ С_в5 Q_в) / V =100·(0,06·500)/(5·10⁶) = 0,0006 мг/л;

– взвешенные вещества (С₀⁸).

Определение допустимой концентрации взвешенных веществ в сточных водах при сбросе:

С₀⁸ ≤ С_в8 + n ПДК^вз = 5 + 12·10 = 125 мг/л.

5 Оценка возможности сброса сточных вод в водоем оформляется в виде таблицы 4.1.

Таблица 4.1 –Оценка возможности сброса сточных вод

Ингредиент	Фактическая концентрация загрязнений сточных вод, мг/л	Максимально допустимая концентрация очищенных загрязнений сточных вод, мг/л	Допустимая концентрация загрязнений в очищенных сточных водах, мг/л	Концентрация загрязнений при полном перемещении сточных вод, мг/л	ПДК загрязнений в воде водоема, мг/л	Оценка допустимости сброса сточных вод
Фенол	0,01	0,0005	0,006	0,00006	0,001	Допустимы
Хром	0,15	0,00949	1,0838	0,015838	0,1	Допустимы
Кадмий	0,2	0,005	0,06	0,0006	0,01	Допустимы
Взвешенные вещества		–		–	4–10	Допустимы

Практическая часть

Оцените возможность сброса производственных сточных вод в реку (водоем I категории) для машиностроительного предприятия.

Сточные воды содержат взвешенные и растворимые вещества согласно выданному заданию (таблица 4.3).

Исходные данные приведены в таблице 4.4.

Содержание загрязняющих веществ в водоеме до выброса сточных вод приведено в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Загрязняющие вещества в водоеме

Наименование ингредиента	ЛПВ	Загрязнение Свi, мг/л
Бензин (Св2)	Органолептический	0,05
Бензол (Св7)	Санитарно-токсический	0,01
Сг6+ (Св4)	Санитарно-токсический	0,005
Взвешенные вещества (Св8)	Санитарно-токсический

Таблица 4.3 – Загрязнения сточных вод машиностроительного предприятия

Наименование ингредиента (С0i)

ПДК, мг/л

ЛПВ

Концентрация загрязняющих веществ, мг/л, по вариантам

Фенолы (СО1)

0,001

Органолептический

0,01

–

–

0,015

0,02

0,019

–

0,01

0,01

–

0,017

–

0,013

–

–

Бензолы (СО2)

0,1

Органолептический

–

0,4

2,5

0,5

–

0,7

1,5

–

0,85

–

0,65

1,0

0,3

0,18

HCu2f (СО3)

Санитарно-токсический

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

Сг6+ (СО4)

0,1

Санитарно-токсический

0,15

–

–

0,25

–

0,2

–

–

0,14

0,17

–

0,21

–

0,18

–

Cd2+ (СО5)

0,01

Органолептический

0,2

–

0,3

–

–

–

0,1

–

–

0,15

–

0,3

–

0,25

0,17

Цианиды (СО6)

0,1

Санитарно-токсический

–

0,2

–

–

–

0,3

0,15

–

–

–

0,18

–

–

–

–

(СО6)

0,5

Санитарно-токсический

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

–

Бензол (СО7)

4–10

Санитарно-токсический

–

1,0

–

–

1,5

–

–

1,8

–

–

2,0

–

1,3

–

1,4

Взвешенные вещества (СО8)

4–10

Санитарно-токсический

Таблица 4.4 – Исходные данные

Параметры расчетов	Номер варианта
Коэффициент места расположения выпуска сточных вод ψ (в сечении русла)	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Длина русла реки от сечения выпуска до расчетного створа L, м
Расстояние между сечением выпуска и створа в нормальном направлении Lн, м
Средняя глубина русла реки H, м							10,5	11,5	12,5	13,5	14,5	15,5	16,5	10,8
Средняя по сечению русла скорость течения реки ω, м/с
Коэффициент Шези Сш, м0,5/с	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44	40-44
Объем водоемов V, 10 6 · м3			3,5		4,5	5,5	3,2	4,2	5,2			7,2	6,5	7,5	6,2
Объем расхода воды водоема Qв, м3/ч
Объем расхода сточных вод Qп, м3/ч
Потери воды Qп, м3/ч

Контрольные вопросы

1 Что называют сточными водами? На какие группы делятся загрязнения сточных вод?

2 Перечислите типы сточных вод машиностроительного предприятия и источники их образования.

3 На какие категории подразделяются водные объекты?

4 Что лежит в основе нормирования качества вод водных объектов? Какие показатели нормируются?

5 Перечислите основные требования к спуску сточных вод.