Курсовая работа (т): Расчёт нормативов предельно-допустимых сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты
Из полученных результатов расчета и построенного
графика видно, что при увеличении расходов воды в реке концентрация
загрязняющих веществ уменьшается.
. Расчет и анализ влияния глубины реки на
концентрацию загрязняющих веществ
Для анализа влияния глубины воды в реке на концентрацию загрязняющего вещества принимаем шаг глубины равные 0,5 м. Расчет производим для определения анализа влияния глубины реки на разбавление сточных вод.
Аналогично рассчитаем все значения по формулам, которые приведены в пункте 2. Также отметим, что расчеты приводятся для значения Lф = 500 м, то есть в контрольном створе реки.
м3/с
Начальное разбавление составит n0 = 1,45
Общая кратность разбавления сточной воды в реке составит
0,288;
= 57,685.
Аналогично производим расчеты для остальных
значений глубины воды в реке. Результаты сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Расчет концентраций загрязняющего вещества при изменении глубины воды в реке
|
Нр, м |
|
|
|
|
|
|
1,0 |
0,088 |
5,37 |
7,79 |
0,244 |
48,782 |
|
1,5 |
0,097 |
5,82 |
8,44 |
0,225 |
44,999 |
|
2,0 |
0,105 |
6,27 |
9,08 |
0,209 |
41,830 |
|
2,5 |
0,114 |
6,71 |
9,73 |
0,195 |
39,062 |
|
3,0 |
0,123 |
7,16 |
10,39 |
0,183 |
36,590 |
,
мг/дм3
По результатам таблицы построим график
зависимости приведенной концентрации загрязняющего вещества от глубины воды в
реке.
По результатам расчетов и построенного графика
видно, что с увеличением глубины реки концентрация загрязняющего вещества
уменьшается.
. Расчет и анализ влияния скорости течения реки
на концентрацию загрязняющих веществ
Для анализа влияния скорости течения воды в реке на концентрацию загрязняющего вещества принимаем шаг скорости равный 0,3 м/с. Расчет производим для определения и анализа влияния скорости реки на разбавление сточных вод и изменения концентрации загрязнения.
Аналогично рассчитаем все значения по формулам, которые приведены в пункте 2. Также отметим, что расчеты приводятся для значения Lф = 500 м, то есть в контрольном створе реки.
Приведем расчет для vр = 0,3 м/с.
м3/с
Начальное разбавление составит n0 =1,45
Общая кратность разбавления сточной воды в реке составит
0,218;
= 43,546.
Аналогично производим расчеты для остальных значений скоростей воды в реке. Результаты сводим в таблицу 4.
|
vр, м/с |
|
|
|
|
|
|
0,3 |
0,101 |
6,02 |
8,73 |
0,218 |
43,546 |
|
0,6 |
0,164 |
9,17 |
13,30 |
0,143 |
28,576 |
|
0,9 |
0,222 |
12,07 |
17,50 |
0,109 |
21,714 |
|
1,2 |
0,276 |
14,79 |
21,45 |
0,089 |
17,719 |
|
1,5 |
0,327 |
17,35 |
25,15 |
0,076 |
15,106 |
По результатам таблицы построим график
зависимости приведенной концентрации загрязняющего вещества от скорости воды в
реке.
По результатам расчетов и построенного графика
видно, что с увеличением скорости течения реки концентрация загрязняющего
вещества уменьшается.
. Расчёты предельно-допустимых концентраций и
сбросов загрязняющего вещества и предельно-допустимой температуры стоков
.1 Расчёты предельно-допустимых концентраций
загрязняющего вещества
Данный водоток относится ко II категории водопользования рыбохозяйственного назначения.
Загрязняющим веществом является хром. Хром относится к неконсервативным веществам.
Допустимая концентрация хрома СДК,
мг/дм3, в контрольном створе рассчитывается по формуле
, (15)
где n - кратность общего разбавления сточных вод в водотоке, которая в контрольном створе составляет 6,59;
СПДК - предельно-допустимая концентрация загрязняющих веществ в воде водотока, равная 0,005 мг/дм3;
Сф - фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, равная 0,0005 мг/дм3;
К - коэффициент неконсервативности,
дм3/сут; согласно осреднённым данным ВНИИ ВОДГЕО, ГХИ, ВНИИВО коэффициент
неконсервативности для температуры 20 ºС
составляет 0,2 дм3/сут. Для температуры Т=15 ºС
он определяется по формуле
(16)
дм3/сут = 0,00016 м3/сут;
t - время
добегания от места выпуска сточных вод до расчётного створа, сут, которое
рассчитывается по формуле
(17)
где vср - средняя скорость течения реки, равная 0,4 м/с.
сут.
Тогда допустимая концентрация хрома в контрольном створе равна
мг/дм3.
Рассчитанная концентрация хрома в 6 раз
превышает ПДК в воде водотока. Но это превышение допустимо, так как в
результате разбавления водой водотока рассчитанная концентрация снизиться до
нормативных значений.
.2 Расчёт предельно-допустимой температуры
стоков
Допустимая температура для сбрасываемых сточных
вод ТД, ºС,
рассчитывается по формуле
; (18)
где ТД - допустимая температура сточных вод, при которой температура воды в реке не превысит допустимое повышение, ºС;
- допустимое повышение
температуры воды водоёма, которое должно быть не более 3 ºС;
Тр - максимальная температура воды водоёма до выпуска сточных вод в летнее время, равная 15 ºС.
ºС.
Допустимая температура сбрасываемых
сточных вод в 2,3 раза превышает фактическую температуру, которая составляет 15 ºС.
Следовательно охлаждать сточные воды не нужно.
.3 Расчёт предельно-допустимых
сбросов загрязняющего вещества
.3.1 Расчёт ПДС в контрольном створе
Предельно-допустимый сброс ПДС, г/с,
для отдельного выпуска сточных вод рассчитывается по формуле
. (19)
(20)
где 106 - перевод грамм в тонны.
Тогда ПДС, рассчитанный по формуле (19), равен
г/с.
Годовой ПДС равен
т/год.
.2 Расчёт ПДС в случае, когда расход
воды в реке намного больше расхода сточных вод
Концентрация Сп является
средней концентрацией загрязняющего вещества в реке и определяется по формуле
(21)
мг/дм3.
Формула (22) после преобразований
примет вид
Рассмотрим два случая:
пусть Ср=0, тогда ПДС
рассчитывается по формуле
мг/дм3.
пусть Ср = ПДК, тогда
ПДС=0.
если вода в реке с фоновой
концентрацией Ср=0,0005 мг/дм3, тогда ПДС рассчитывается
по формуле
(22)
г/с.
Рассчитанный предельно-допустимый сброс, равный 0,281 г/с, оказался больше, чем ПДС отдельного выпуска сточных вод в контрольном створе, который равен 0,0375 г/с.
. Расчёт поля концентраций
загрязнения
Построение поля концентрации производится методом А. В. Караушева. Метод позволяет получить детальную картину загрязнения в пределах всей расчётной области как по длине, так и по ширине. Метод используется для расчёта сброса сточных вод в реки, но может быть использован и для озёр с постоянным или устойчивым однонаправленным движением воды.
Данный метод не учитывает начальное разбавление и извилистость реки. Используется в случае, когда глубина реки намного меньше ширины.
Метод основан на решении уравнения
турбулентной диффузии. Для установившегося, т. е. стационарного потока,
уравнение записывается следующим образом
(23)
Согласно этому методу речной поток
разбивается сеткой из равных клеток размерами 
где 
- это длина клетки по течению реки,
т. е. расстояние между вертикальными линиями сетки; 
- это ширина
клетки, т. е. расстояние между горизонтальными линиями по ширине реки.
Каждой ячейке присваивается свой
индекс: по оси x-к, по оси у-m. Расчётная
зависимость для вычисления распределения концентраций по длине и ширине потока
записывается уравнением
(24)
Таким образом, концентрация вещества в клетке Кm равна среднеарифметическому из концентраций вещества, соприкасающегося с ней в клетках, расположенных в предыдущих сечениях.
Когда раствор загрязняющего вещества достигнет поверхностей потока (берегов), для расчёта диффузии используют соотношение, учитывающее отсутствие переноса через стенки потока.
Скорость истечения сточных вод принимается равной скорости течения реки.
Площадь поперечного сечения
загрязнённой струи δ,
м2,
т. е. часть площади поперечного сечения реки, занятая сточными водами,
определяется по формуле
(25)
м2.
Ширина загрязнённой части водотока
в, м, определяется по формуле
(26)
м.
В зависимости от полученной величины
в выбирается ширина расчётной ячейки из условия
(27)
Принимаем 
м.
Число клеток nнач, занятых
загрязнением в начальном сечении, определяется по формуле
(28)
Общее количество клеток по ширине
реки nобщ
определяется по формуле
(29)
Длина клетки 
м, т. е.
расстояние между расчётными сечениями,
определяется по формуле
(30)
м.
На расстоянии 63 м производится
укрупнение ширины расчётной ячейки в два раза, т. е. 
м.
Тогда расстояние между расчётными сечениями составит
м.
Поле концентраций хрома до контрольного створа представлено на рисунке 5.
На построенном поле концентраций видно, что по мере удаления от берегового выпуска сточных вод происходит постепенное снижение концентрации хрома как по длине, так и по ширине реки.
Это объясняется тем, что загрязнение попавшее в ту или иную часть речного потока, увлекаются течением и под влиянием турбулентного перемешивания распространяются в смежные струи потока. Причём концентрации, приближённые к берегу выпуска, больше, чем удалённые от него, так как по мере удаления наблюдается большее влияние гидродинамических факторов (перенос течениями и влияние турбулентной диффузии).