Определение необходимой степени очистки сточных вод в непроточных водоемах (водохранилища, озера, моря)

Условия смешения сточных вод с водами водохранилищ и озер значительно отличаются от условий смешения в реках. Разбавление сточных вод в этих водоемах обуславливается, главным образом, ветровыми течениями. Если выпуск сточных вод осуществляется в верхнюю треть глубины или мелководную часть водоема, то стоки находятся под воздействием прямого поверхностного течения, имеющего одинаковое с ветром направление. При выпуске в нижнюю треть глубины стока сточная вода находится под воздействием донного компенсационного течения, имеющего обратное ветру направление.

Выпускать сточные воды в среднюю треть глубины не рекомендуется, поскольку в ней скорости перемещения воды близки к нулю, вследствие чего выпущенная вода очень медленно рассасывается, создавая устойчивую загрязненную зону.

10.1 Метод Руффеля М.А.

Метод определения кратности разбавления сточных вод при их выпуске в водохранилище и озера разработан М.А. Руффелем, согласно рекомендациям А.В. Караушева.

При этом допустимую степень разбавления определяют по формуле:

где начальное разбавление в месте выпуска; - основное разбавление, возникающее при перемещении воды от места выпуска к расчетному створу.

Начальное разбавление сточной воды с водой водохранилища или озера определяется по формулам:

а) при выпуске в верхней трети глубины или в мелководной прибрежной части:

б) при выпуске в нижней трети глубины:

где q – наибольший расход сточных вод, м³/с; -средняя глубина прибрежной загрязненной зоны.

Основное разбавление сточной воды с водой озера при выпуске сточной воды в верхнюю треть глубины определяется по формуле:

n₀ = 1+ 0,412

где L – расстояние от выпуска до расчетного пункта, м;

6,53

При выпуске сточной воды в нижнюю треть глубины разбавление определяется:

n₀ = 1,85 + 2,32

Определение необходимой степени очистки сточных вод в водохранилище и озере по показателям вредности БПК_полн взвешенным веществам, растворенному кислороду и токсичным веществам определяется по вышеуказанным формулам. Необходимо только множитель выразить через коэффициент разбавления:

Так, предельно допустимая концентрация по взвешенным веществам при выпуске в водохранилища и озера:

Э= 100%

Величина БПК_полн в сточных водах, допустимых к спуску в водоем:

Э = 100%

Величина БПК_полн сточных водах, допустимых к спуску в водоем по растворенному кислороду, с учетом реаэрации:

Э = 100%

Величина БПК_полн сточных водах, допустимых к спуску в водоем по растворенному кислороду, без учета реаэрации:

Э= 100%

Допустимая концентрация по концентрации токсичных веществ:

Э= 100%

10.2 Метод проф. Лапшева Н.Н.

Метод расчета разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах, предложенный профессором Лапшевым Н. Н., применим для рассеивающих и сосредоточенных выпусков при скорости истечения сточных вод v₀ = 2м/c. При этом сам выпуск располагается на некотором удалении от берега, и относительная глубина в месте устройства выпуска H/D₀ > 30, где d₀ - диаметр выпускного отверстия.

Наименьшее разбавление, наблюдающееся на расстоянии L от места выпуска сточных вод в озеро и водохранилище (с учетом начального разбавления), находится по формуле:

где А – параметр, определяющий изменение разбавления при применении рассеивающего выпуска;

P – параметр, зависящий от степени проточности водоема и нагрузки сточных вод на него;

S – параметр, определяемый относительной глубиной водоема.

При сосредоточенном выпуске А = 1, при рассеивающем

A = 0,79

где – расстояние между оголовками выпуска.

Параметр Р для случая, когда движение воды в озере или водохранилище определяется стоком, можно найти по формуле:

P =

где L_в – длина водоема длина водоема от места выпуска в направлении стокового течения, м; – суммарная площадь выпускных отверстий, м²; – период обмена воды в водоеме, годы;W₀ – годовой объем сбрасываемых сточных вод, м³/год.

В случае, когда течения в озере или водохранилище определяются ветром или известны скорости стоковых течений, значение можно найти из соотношения:

P =

где V_n – скорость течения, м/с; V₀ – скорость на выпуске, м/с.

Значение параметра S в зависимости от глубины в районе выпуска рассчитывается по формуле:

Параметр всегда меньше или равен единице, если же по расчету его значение получается большим, то величину принимают равной единице.

10.3 Выпуск сточных вод в море

При выпуске сточных вод в море кратность разбавления определяют по формуле М.И. Атласа:

где Q_мор –количество морской воды, участвующее в разбавлении сточных вод, м³/ч;

М_ст – количество загрязнений (БПК₅), поступающее со сточными водами в поверхностные слои моря, г/ч;

–предельно допустимая концентрация загрязнений в потоке поверхностного течения (БПК₅) по контуру зоны загрязнения, г/м³;

–концентрация загрязнения (БПК₅) в морской воде, г/м³;

q_ст – средний расход сточных вод, м³/ч.

Кратность разбавления определяется из соотношения:

Ширина зоны загрязнения В может быть получена по формуле:

где – высота слоя поверхностного течения, м;

– эмпирический коэффициент пропорциональности;

– среднегодовая скорость ветра, м/с.

Коэффициент определяется как соотношение:

гдеV – средняя скорость дрейфовых поверхностных течений, м/с;

– скорость ветра, преобладающего или любого по направлению, принятая на основании метеорологических данных, м/с.

Длина зоны загрязнения L определяется из соотношения:

L = B^.1,6

Выпуск в море должен быть отнесен на такое расстояние, чтобы между границей водопользования и границей зоны загрязнения был гарантирован разрыв в 300 м. Зона загрязнения будет иметь форму эллипса.

Определение необходимой степени очистки сточных вод по показателям вредности в море аналогично п. 5.1.