Тема 4 Моделювання концентрації забруднюючих речовин у водному середовищі

4.1 Процес концентрації забруднюючих речовин

у воді водного об’єкта

Концентрація речовини у воді поверхневого водного об'єкта в розрахунковій точці досліджуваного створу в загальному випадку залежить від ряду умов.

Розрахунок концентрації домішки в контрольному створі Ср здійснюється з урахуванням кратності розбавлення n.

Якщо в місці скидання стоків концентрація даної речовини С=0, то концентрація цієї речовини у контрольному створі розраховується виходячи із залежності

С = С_с / n, (4.1)

де С_с – концентрація даної речовини у стічних водах, г/м³;

n – кратність разбавлення.

Зниження рівня концентрації певної речовини у воді може відбуватися за рахунок осадження під дією сили тяжіння або за рахунок розбавлення.

Так звана зведена величина концентрації речовини в місці випуску стічних вод буде дорівнювати

С_пр = С_с - С_в , (4.2)

де С_с – концентрація речовин у воді стоку, г/м³;

С_в– концентрація речовини у водному об'єкті в місці скидання стічних вод, г/м³.

При виконанні розрахунків розбавлення теж користуються зведеним значенням концентрації речовини Сд в розрахунковій точці створу:

С_д = С_н – С_в , (4.3)

де С_н, С_в – дійсна (фактична) концентрація речовини у водному об'єкті до С_в і після С_н скидання стічних вод (для річки вище і нище місця випуску), г/м³.

Встановлення характеру розповсюдження забруднюючої речовини у воді і ступені розбавлення стійких хімічних речовин у водоймі або водотоці є гідравлічним завданням. Його вирішення дозволяє визначити значення концентрації речовин на будь-якій відстані від джерела (місця) випуску стічних вод.

Середня розрахункова величина концентрації лімітуючої забруднюючої речовини Сл у водотоці (річці) нижче за випуск стічних вод визначається з рівняння балансу речовини.

Середня концентрація лімітуючої забруднюючої речовини Сл обчислюється за формулою

С_л = (Q_р C_р + Q_с C_с) / (Q_р + Q_с), (4.4)

де C_р – концентрація речовини у воді річки в місці випуску, г/м³;

C_с – концентрація речовини у стоці, г/м³;

Q_р – витрата води у річці, м³/с;

Q_с – витрата стічних вод, м³/с.

Розрахунок максимальної можливої концентрації домішки в розрахунковому створі водного об'єкта на відстані L від місця скидання стоків для максимально забрудненого струменя потоку річки (без урахування розміщення цього струменя і без уточнення його форми і розмірів) виконується за формулою

С_м = С_р + (С_с - С_р) , (4.5)

де С_р – концентрація речовини у річці до випуску, г/м³;

С_с – концентрація речовини у стічній воді, г/м³;

L – відстань (довжина русла по фарватеру) від місця випуску до розрахункового створу, м;

К – коефіцієнт обліку гідроумов змішування;

е = 2,71.

Очевидно, що величина концентрації речовини у будь-якому розрахунковому створі нижче випуску стоків змінюється в межах С_м ≥ С_п ≥ С_р ≥ 0.

Середня концентрація розчиненого у воді кисню в і-й розрахунковій точці досліджуваного створу дорівнює

С_n+1 = [C_р(Q_n+1 + Q_{усл i} – ) +

+ - (1 - r _i )] /

/ (Q_n+1 + ) , (4.6)

де С_р і С_i – концентрація кисню в чистій річковій воді і стічних водах в і-му розрахунковому створі [г О₂ / куб.м];

(1-r_i) – питоме споживання кисню на біохімокиснення речовин стічних вод на один кубометр стоку за одну секунду [г О₂ / куб.м];

r _i – коефіцієнт редукції забруднень на ділянці від місця скидання стоків до розрахункового створу.

Концентрація забруднюючої речовини за умови повного перемішування стічних вод обчислюється за формулою

С_вп = , (4.7)

де Q – об’єм водойми Q_в і об’єм стоку Q_c , м³;

Q_п - втрати води у водоймищі без винесення речовин (випаровування і т.п.), м³;

С – концентрація речовини у воді стоку Сс і у воді водного об'єкта Св до випуску, г/м³.

У довільний момент часу за умови повного перемішування стоку у воді водойми концентрація домішки у водному об'єкті визначається за формулою

С_вt = Т_в (С_вQ_в + С_сQ_с) / Q_в , (4.8)

де Т_в – період часу повного обміну стічних вод у воді водного об'єкта, доба;

Q_с, Q_в – об'єм відповідно стоку і водойми, м³;

С – концентрація певної домішки у стічних водах і у водоймі, г/м³.