Тема 1. Нормирование загрязняющих веществ в почве при рекультивации

Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения при рекультивации почвогрунтов. Данные для расчетов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2 – Варианты для выполнения задания

Данные для расчета	Номер варианта
Площадь участка S, га	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
Мощность почвенного слоя H, м	0,2	0,25	0,3	0,25	0,3	0,2	0,25	0,3	0,2	0,3
Плотность почвенного слоя Рп, т/м3	1,50	1,51	1,52	1,53	1,54	1,55	1,56	1,57	1,58	1,59
Фоновое содержание в почвенном слое Сф(х), мг/кг	Cu	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,20	0,30	0,40
Mn
V
NO3
Содержание в осадке С(х), г/м3	Cu										26
Mn
V
NO3
Плотность осадка Рос т/ м3	1,35	1,30	1,25	1,40	1,20	1,30	1,22	1,26	1,28	1,32
Данные для расчета	Номер варианта
Площадь участка S, га	1,5	1,0	0,9	0,8	0,75	0,85	0,95	1,05	1,15	1,25
Мощность почвенного слоя H,м	0,25	0,2	0,2	0,25	0,3	0,2	0,3	0,25	0,2	0,3
Плотность почвенного слоя pП, т/м3	1,60	1,61	1,62	1,63	1,50	1,52	1,54	1,56	1,58	1,60
Фоновое содержание в почвенном слое Сф(х), мг/кг	Cu	0,50	0,60	0,70	0,80	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,30
Mn
V
NO3
Содержание в осадке С(х), г/м3	Cu								17
Mn
V
NO3
Плотность осадка pос, т/м3	1,34	1,36	1,4	1,38	1,25	1,30	1,40	1,27	1,32	1,36

Таблица 3 – Нормы предельно допустимых концентраций отдельных опасных элементов

Наименование вещества	Медь	Марганец	Ванадий	Нитраты
ПДК, мг/кг почвы	3,0

Методика решения.

Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве удобрения, проводится по следующей методике:

1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы:

Сф · М + Сос · m = Ссм (М + m) , (1)

где Сф – фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы;

М – масса плодородного слоя почвы, кг;

Сос – концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка;

m – масса осадка, кг;

Ссм – концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.

Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого вещества:

Ссм ≤ ПДК,
где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы (табл. 3).


2. Определяется объем W и масса М плодородного слоя почвы на участке

по формулам:

W=H·S, (2) M=W·pп, (3)

где H – мощность почвенного слоя, м; S – площадь с/х объекта (участка), м², pп – плотность почвы, т/м³.


3. Масса осадка m, подлежащего размещению на участке, определяется по вышеприведённой формуле (1) материального баланса:

4. Максимальный объем осадка V, предназначенного для размещения на участке, составит:


(5), где pос – плотность осадка, т/м³,

Высота осадка будет равна: (6).

Пример.

Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод, содержит медь в концентрации С(Cu)=14 г/м³, и нитраты в концентрации С(NO3ˉ)=450 г/м³. Плотность осадка р_ОС=1,30 т/м³. Плодородный слой участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава мощностью H=0,3 м и плотностью р_п = 1,55 т/м³. Фоновая концентрация меди в почве по данным санитарно-эпидемиологической службы равна Сф(Cu)=0,3 мг/кг почвы, нитратов – Сф(NO3ˉ) = 40 мг/кг. Требуется определить массу m, объем V и высоту h осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S=0,5га.

Решение

Объем и масса плодородного слоя почвы на участке площадью S = 0,5 га с мощностью почвенного слоя (Н) 0,3 м и плотностью почвенного слоя (Рп) 1,55 т/м³ по формулам (2) и (3) составят:


W = 0,3 м · 5000 м³ = 1500 м³, M = 1500 м³ · 1,55 т/м³ = 2325 т.

Для определения массы осадка по уравнению материального баланса сначала необходимо найти концентрацию меди и нитратов из расчета на кг осадка:

Для определения максимально допустимой массы осадка (4) для меди и нитратов, принимаем концентрацию каждого из них после смешивания равной ПДК (табл.3).


Расчеты показывают, что для меди и нитратов максимально допустимая масса осадка различна, поэтому для размещения осадка следует выбирать минимальное значение размещаемой массы осадка, т.е.

mос = min { m(Cu), m(NO3ˉ)} = 808,0 т.

При выборе массы осадка, рассчитанной для меди и равной 808,0 т, концентрация нитратов в осадке после смешивания составит:

т.е. меньше ПДК.

Максимальный объем V (5) и высота h (6) осадка, предназначенного для размещения на участке, составят: