Расчет величин НДС для отдельных выпусков сточных вод в водотоки

 

Величины НДС определяются для всех категорий водополь­зователей как произведение максимального часового расхода сточ­ных вод - (м³/ч) на допустимую концентрацию загрязняющего ве­щества С _ндс (г/м³). При расчете условий сброса сточных вод сначала определяется значение С _ндс, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных створах с учетом требований Методики [ ], а затем определяется НДС согласно формуле:

НДС = С _ндс (4.3)

Необходимо подчеркнуть обязательность требования увязки сброса массы вещества, соответствующей НДС, с расходом сточной воды. Например, уменьшение расхода при сохранении величины НДС будет приводить к концентрации вещества в водном объекте, превы­шающей ПДК.

Если фоновая концентрация загрязняющего вещества в водном объекте превышает ПДК, то С _ндс определяется в соответствии с п. 1 Методики [ ]. В противном случае для определения С _ндс в зависимости от типа водного объекта используются расчетные формулы, приведенные в разделе III.

Фоновая концентрация химического вещества – расчетное значение концентрации химического вещества в конкретном створе водного объекта, расположенном выше одного или нескольких контролируемых источников этого вещества, при неблагоприятных условиях, обусловленных как естественными, так и антропогенными факторами воздействия.

Основная расчетная формула для определения С _ндс без учета неконсервативности вещества имеет вид:

С _ндс = n ^. ( - ) + , (4.4)

где - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, г/м³;

- фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке (г/м³) выше выпуска сточных вод, определяемая в соответствии с действующими методическими документами по проведению расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков;

- кратность общего разбавления сточных вод в водотоке, рав­ная произведению кратности начального разбавления на кратность основного разбавления (основное разбавление, возникающее при перемещении воды от места выпуска к расчетному створу):

. (4.5)

С учетом неконсервативности загрязняющего вещества расчет­ная формула имеет вид:

С _ндс = n ^. ( e ^kt - )+ , (4.6)

где - коэффициент неконсервативности органических веществ, показывающий скорость потребления кислорода, зависящий от характера органических веществ, 1/сут;

- время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сутки.

Значения коэффициента неконсервативности принимаются по данным натурных наблюдений или по справочным данным и пересчитываются в зависимости от температуры и скорости течения воды реки.

При установлении НДС по БПК расчетная формула имеет вид:

С _ндс = n ^. (( - )e ^{k 0 t} - )+ , (4.7)

где - осредненное значение коэффициента неконсервативнос­ти органических веществ, обусловливающих фона и сточных вод, 1/сут;

- , обусловленная метаболитами и органическими веществами, смываемыми в водоток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега.

Значение принимается равным: для горных рек – 0,6 0,8 г/м³; для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами, – 1,7 2 г/м³; для рек болотного питания или протекающих по территории, с кото­рой смывается повышенное количество органических веществ, – 2,3 2,5 г/м³. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольно­го створа меньше 0,5 суточного пробега, то принимается равной нулю.

 

Определение норматива допустимого сброса по концентрации взвешенных веществ

 

Допустимая концентрация взвешенных веществ m в спускаемых в водоем сточных водах определяется по уравнению (в соответствии с санитарными правилами)

(4.8)

откуда

, (4.9)

где g - коэффициент смешения, определяемый по формуле (4.18);

b – содержание взвешенных веществ в воде водного объекта до спуска сточных вод, г/м³;

р – допустимое по санитарным правилам увеличение содержания взвешенных веществ в водном объекте после спуска сточных вод, г/м³;

Q, q – расходы соответственно речных и сточных вод, м³/сут.

При установлении НДС по БПК с учетом требований к содержанию растворенного кислорода рекомендуется использовать формулы, приведенные в справочнике проектировщика (Канализация населенных мест и промышленных предприятий).

 

Допустимое изменение температуры воды водного объекта после выпуска в них очищенных сточных вод

 

Для водных объектов питьевого и хозяйственно-бытового назначения летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.

Для водных объектов рыбохозяйственного назначения температура воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой водного объекта более чем на 5°С с общим повышением температуры не более чем до 20°С летом и 5°С зимой для водных объектов, где обитают холодноводные рыбы (лососевые и сиговые), и не более чем до 28°С летом и 8°С зимой. В местах нерестилищ налима запрещается повышать температуру воды зимой более чем до 2°С.

По методу Н.Н.Лапшева кратность начального разбавления учитывается при выпуске сточных вод в водотоки в следующих случаях:

· для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при соотношении скоростей и выпуска :

; (4.10)

· при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/с.

При меньших скоростях расчет начального разбавления не производится.

Для единичного напорного выпуска кратность начального разбавления рассчитывается следующим образом: вычисляются отношения

, (4.11)

где - скорость на оси струи. По рисунку 4.1 находится отношение , где d - диаметр загрязненного пятна в граничном ство­ре зоны начального разбавления, d ₀ - диаметр выпуска. Затем по рисиунку 4.2 находится кратность начального разбавления по известным величинам.

Для рассеивающего напорного выпуска расчет осуществляется следующим образом. Задаваясь числом выпускных отверстий оголовка выпуска N ₀ и скоростью истечения сточных вод из них , определяют диаметр отверстия или оголовка рассеивающего выпуска:

, (4.12)

где q - суммарный расход сточных вод, м³/с;

N ₀ – число выпускных отверстий оголвка выпуска.

Затем по рисунку 4.1 определяется отношение и найденное значение сравнивается с глубиной реки . Если , то по рисунку 4.2 находят кратность начального разбавления . Для случая есте­ственной струи () соответствующая ему кратность разбавления находится умножением найденного значения на поправочный коэффициент , который определяется из рисунка 4.3. Расстояние до пограничного сечения зоны начального разбавления определяется по формуле:

. (4.13)

Расход смеси сточных вод и воды водотока в том же сечении на­ходится по формуле:

, (4.14)

где q - расход сточных вод на выходе из отверстий или оголовков рассеивающего выпуска, м³/с.

Средняя концентрация вещества в граничном сечении определяется по формуле:

, (4.15)

где C_ст - концентрация загрязняющего вещества в сточных водах, г/м³.

Максимальная концентрация в центре пятна примеси в этом сечении равна:

. (4.16)

 

 

Рис 4.2. Номограмма для определения диаметра струи в расчетном сечении

 

 

Рис 4.3. Номограмма для определения начального разбавления в потоке

 

Рис. 4.4 Номограмма для определения поправочного коэффициента

 

Кратность основного разбавления определяется по методу В.А.Фролова – И.Д. Родзиллера:

, (4.17)

где - расчетный расход водотока, м³/с;

- коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа:

, (4.18)

где - расстояние от выпуска до расчетного створа по фарватеру, м;

a - коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке:

, (4.19)

где - коэффициент извилистости (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой);

- коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега , при выпуске в стрежень реки ); - коэффициент турбулентной диффузии, м²/с. Для летнего времени:

, (4.20)

где - ускорение свободного падения, м/с²;

- средняя скорость течения реки, м/с;

H - средняя глубина реки, м;

- коэффициент шероховатости ложа реки, определяемый по справочным данным (по таблице М.Ф.Срибного);

- коэффициент Шези (м^0,5/с), определяемый по формуле Н.Н.Павловского (при ):

, (4.21)

где R - гидравлический радиус потока, м ();

(4.22)

Для зимнего времени (периода ледостава):

, (4.23)

где , , - приведенные значения гидравлического радиуса, коэффициента шероховатости и коэффициента Шези;

(4.24)

, (4.25)

где - коэффициент шероховатости нижней поверхности льда по П.Н. Белоконю, определяемый по справочным данным.

, (4.26)

 

где . (4.27)

Для повышения точности расчетов вместо средних значений , , и С рекомендуется брать их значения в зоне непосредственного смешения сточной жидкости с речной водой.

Рассмотренный метод может применяться при соблюдении следующего неравенства:

. (4.28)

Если сточные воды и притоки могут поступать с обоих берегов реки, обеспечивая практически постоянную струйность речных вод вдоль каждого берега, то для расчетов концентраций веществ в максимально загрязненной струе рекомендуется использовать метод В.А.Фролова - И.Д. Родзиллера для случая впадения сточных вод с обоих берегов реки.

Если не соблюдаются условия применимости метода В.А.Фролова - И.Д. Родзиллера, или в расчете необходимо учесть данные о накоплении загрязняющих веществ в донных отложениях, то рекомендуется использовать методы, изложенные в книге «Методические основы оценки и регламентирования антропогенно­го влияния на качество поверхностных вод» под редакцией А.В. Караушева.

4.3.3.Расчет величин НДС для водохозяйственного участка водотока

 

Расчет величин НДС для водохозяйственного участкаопределяется из решения задачи математического программирования.

Критерий оптимальности - минимум суммарных приведенных затрат на достижение НДС:

, (4.29)

где - приведенные затраты i -гo водопользователя на достижение НДС, тыс. руб./год;

- оптимизируемые переменные, определяющие доли расхода сточных вод - , проходящих по различным техноло­гическим маршрутам их очистки и использования, ; - число технологических маршрутов очистки и использования сточных вод;

- число водопользователей.

Для формирования модели водного объекта водоток раз­бивается на секции с постоянным расходом, в пределах которых все параметры модели можно принять постоянными, границы секций совмещаются с местами сброса сточных вод, водозаборами, устья­ми притоков, створами, в которых контролируется качество воды, и местами резкого изменения гидрометрических характеристик водо­тока. В случаи совпадения места водозабора с местом сброса сточных вод или устьем притока для этого водозабора вводится отдельная секция нулевой протяженности. Для каждого притока и основной реки помимо створов контроля качества воды необходимо указать расчетный створ в устье и начальный створ, а также качество воды в истоке реки. Все створы нумеруются последовательно от истока к устью для каждого притока и основной реки. Аналогично нумеруются рас­четные секции.

Модель водного объекта:

, (4.30)

где - множество номеров расчетных створов, в которых моде­лируется качество воды;

- вектор показателей (концентраций веществ), характеризу­ющих качество воды в створе , г/м³;

- то же для предшествующего по течению створа . Если , то створ является начальным створом (истоком) реки и ;

- вектор фоновых концентраций веществ в воде водотока в створе , г/м³;

- то же для створа , расположенного в устье притока, впада­ющего на участке ;

- вектор максимальных среднечасовых концентраций веществ в сточных водах выпуска i, г/м³;

- расход сточных вод выпуска i, м³/с;

- расход воды реки в расчетной секции , м³/с;

- номер расчетной секции, в начале которой расположен вы­пуск сточных вод водопользователя i, м³/с;

- множество номеров створов, расположенных в устьях при­токов, впадающих на участке ;

- множество номеров выпусков сточных вод, поступающих в водный объект на участке ;

, , - матрицы, характеризующие разбавление и трансформацию качества речных и сточных вод;

(4.31)

- множество номеров расчетных секций с постоянными ха­рактеристиками потока, соединяющих створ со створом ;

- то же для сброса i;

- разбавление речных вод при переходе от секции к следую­щей по течению данной реки секции . , если секция пос­ледняя или :

, если ; (4.32)

- нижняя треугольная матрица, характеризующая самоочищение и трансформацию веществ в водотоке на про­тяжении секции . Диагональные элементы матрицы определяются как:

, (4.33)

где — индекс вещества (показателя);

- коэффициент неконсервативности вещества , 1/сут;

- время перемещения воды в водотоке на протяжении сек­ции , сут.

Внедиагональные элементы матрицы характеризуют пе­реход одних соединений в другие или потребление веществ при хи­мических реакциях. В простейшем случае внедиагональные эле­менты матрицы равны нулю для всех показателей кроме растворен­ного кислорода, для которого внедиагональный элемент имеет вид:

, (4.34)

где - индекс ;

- индекс растворенного кислорода. При расчете концентрации растворенного кислорода в соответствующее ему уравнение в сис­теме 4.30 также добавляется член, характеризующий насыщение речной воды атмосферным кислородом:

, (4.35)

где - растворимость кислорода в 1 м³ воды при расчетной температуре, г/м³;

- множество номеров расчетных секций, соединяющих секцию со створом .

Модель водного объекта по формулам 4.30–4.35 предполагает полное и мгновенное смешение речных и сточных вод и предназначена для расчета водоохранных мероприятий на перспективу, когда учет степени смешения речных и сточных вод затрудняется из-за отсутствия исходных данных.

При расчетах на ближайший период, а также при наличии необходимых данных при перспективных расчетах для учета степени смешения речных и сточных вод может быть применен описанный выше метод В. А. Фролова - И. Д. Родзиллера либо другие упрощенные методы расчета разбавления.

Требования к качеству воды:

 

где - предельно допустимая концентрация вещества в створе ;

- множество номеров показателей, нормируемых по лимити­рующему признаку вредности ;

- множество ЛПВ, определяемых нормативными требования­ми к качеству воды в створе ;

- множество номеров створов, в которых контролируется ка­чество воды.

Модель комплекса водоохранных мероприятий:

, (4.37)

, (4.38)

, (4.39)

где - приведенные затраты, соответствующие технологическому маршруту очистки или использования сточных вод, руб./м³;

- вектор концентраций веществ в сточных водах выпуска i с расходом , после прохождения технологического маршрута r по очистке сточных вод.

При наличии данных о зависимости затрат на водоохранные мероприятия от расхода обрабатываемых сточных вод для расчетов может быть использована более сложная модель, отличающаяся формой записи затрат на водоохранные мероприятия - выражение (4.37) заменяется следующим:

, (4.40)

где - множество входящих в технологический маршрут агрегатов (очистных сооружений) обработки сточных вод;

- множество технологических маршрутов, включающих агрегат ;

- расход сточных вод выпуска i, тыс. м³/сут;

, - коэффициенты аппроксимации.

В результате решения задачи оптимизации (4.29) - (4.39) определяются оптимальные доли расхода сточных вод, проходящих по различным технологическим маршрутам очистки и исполь­зования , соответствующие им величины расходов обрабатываемых сточных вод:

, (4.41)

где - номер технологического маршрута очистки или использования сточных вод;

- число технологических маршрутов.

Концентрации веществ в сточных водах выпуска i рассчитываются по формуле:

, (4.42)

где - концентрации веществ в сточных водах выпуска i с расходом после прохождения технологического маршрута по очистке сточных вод, г/м³.

Норматив допустимого сброса веществ на выпуске сточных вод, обеспечивающий соблюдение нормативного качества воды в контрольных створах при оптимальном распределении массы сбрасываемых веществ между отдельными водопользователями, определяется как:

, (4.43)

где - расход сточных вод выпуска i, м³/ч.

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: