Основное уравнение смешения сточных вод предприятий с водотоком (уравнение материального баланса) имеет вид
(1)
где Qв и qст – расход воды в водотоке и расход сточных вод, м3/с;
Сф, Сст, Сппв – соответствующие концентрации данного вредного компонента в водотоке (фоновая), в сточных водах и перед расчетным пунктом водопользования, мг/л;
g – коэффициент смешения, показывающий долю воды в водотоке, участвующей в смешении.
Решив это уравнение относительно Сппв, имеем
(2)
Расчет коэффициент смешения γ для проточных водоемов проводится по уравнению Фролова – Родзиллера:
(3)
(4)
где L – расстояние по фарватеру реки от места спуска сточных вод в водоем до створа ближайшего пункта водопользования, км:
α - коэффициент, учитывающий влияние гидрологических факторов смешения сточных вод.
(5)
где ξ – коэффициент, учитывающий месторасположение водотока (для берегового выпуска ξ = 1, для руслового ξ = 1,5);
φ - коэффициент извилистости водотока;
(6)
где l - расстояние от места выпуска сточных вод в водоток до створа ближнего пункта водопользования по прямой, км;
|
|
D – коэффициент турбулентной диффузии, который для равнинных рек определяется по формуле
, (7)
где Vв – средняя скорость течения на участке между выпуском сточных вод в водоток и створом пункта водопользования, м/с;
Нв – средняя глубина водотока на том же участке, м.
Для приближенных расчетов принимают D =0,005 м2/с (средние условия смешения, равнинные реки), D = 0,02 м2/с (интенсивные условия смешения, горные реки).
Прогноз санитарного состояния воды осуществляется с учетом лимитирующих показателей каждого из вредных веществ, содержащихся в сточных водах.
Если вредные компоненты сточных вод (или хотя бы один) имеют различные признаки вредности, то прогноз осуществляется путем сравнения Сппв с установленным для данного вещества значением ПДК:
(8)
Если в сточных водах присутствуют компоненты, обладающие одинаковыми признаками вредности (эффектом суммации), то состояние воды в водотоке будет соответствовать установленным нормативам при условии, что:
(9)
При выпуске сточных вод в водоток происходит снижение концентрации загрязняющих веществ за счет перемешивания сточной воды с водной средой. Интенсивность процесса количественно характеризуется кратностью разбавления n и зависит в основном от размеров водотока, скорости и направления движения в нем воды.
Для водоемов с направленным движением расчет кратности разбавления производят по формуле:
(10)
В начальном сечении кратность разбавления равна 1, поскольку коэффициент смешения γ=0.
Максимальная предельная концентрация вредного вещества Сlimст в сточных водах, которая не вызовет загрязнение водотока свыше установленного норматива (СПДК) определяется по формуле:
|
|
(11)
Значение Сlimcт положено в основу проектирования мероприятий по санитарной охране водного объекта. По результатам решения уравнения (11) можно определить те условия, при которых разбавление стоков в водотоке до ПДК невозможно, и сброс должен быть вообще исключен.