Расчеты объема загрязняющих веществ

 

 

 

 

                                       Содержание РГР:

 Цель работы

 

 Исходные данные

 

1.Расчеты объема загрязняющих веществ

 

1. Расчет объемов азота, поступающего с природных объектов
3. Расчет выноса(поступления) азота со стороны с/х угодий

1.3 Расчет объемов азота, поступающего со сточными водами

водопотребителей

 

2. Определение объема  стока по длине реки

 

2.1 Определение объемов  безвозвратного водопотребления

 

2.2 Расчет стока реки  без учета и с учетом безвозвратного  водопотребления

 

3. Распределение поступления азота по длине реки от источников загрязнения

 

4. Определение изменения  концентрации азота по длине  реки

 

5. Определение поступления  азота по длине реки с учетом  водоохранных мероприятий

 

6.Определение изменения концентрации азота по длине реки с учетом водоохранных мероприятий

 

7 Вывод

 

 

 

 

 

 

 

Цель  работы: ознакомление с принципами оценки качества воды  в водном объекте(малая река), выявление источников  загрязнения и формирование гидрохимического стока реки, оценка эффективности проведения водоохранных мероприятий.

Исходные  данные:

F=160 тыс.га-площадь водосбора

F тыс.га

F тыс.га

F тыс.га

F тыс.га

L=100км-длина реки, в том числе и отдельных участков реки:

L км

L км

L км

L км

L км

N тыс.чел

N тыс.чел

N голов

=8,75л×с/км -модуль стока

 

Ведущая с/х культура - овощи:

У ц/га-урожайность

У ц/га

Вид загрязнителя-азот;

Годовой объем продукции  текстильного комбината 850 тыс. м. ткани  в год.

 

Рис. 1: линейная схема источников загрязнения:

 

 Лес                                        сельскохозяйственные угодья

Болото

с/п

Город

Завод

                                          ферма

 
 

 

 

                                  - сточные воды

 

                                 - то, что мы забираем

 

 

 

 

1. Расчеты объема загрязняющих веществ (азот)

Источником загрязнения  являются объекты природного (лес, болото, луга) или антропогенного происхождения(с/х  угодия, поселок, ферма, текстильный  комбинат, город). Объем загрязняющего вещества(биоген)обозначим  через букву Вкi, где i- вид биогена, в нашем случае азот, т.е. i=N,К-вид источника загрязнения, например К=лес,К=болото и т.д.

1.1. Расчет объемов азота, поступающего с природных объектов

а) определение объемов выноса азота с территории леса определяется по следующей формуле:

,где

удельное количество азота, поступающее  за год в лесную подстилку(кг/га),

коэффициент потерь азота, при разложении растительного опада,

.

б) определение объемов  выноса азота с территории, занятой  болотом и лугом:

удельный вынос j-ого вещества с к-ого вида природного источника загрязнения.

1.2. Расчет объемов выноса(поступления) азота со стороны с/х угодий

Расчет выполняется  по следующей формуле:

=5880000кг,где

коэффициент миграции азота, р- коэффициент , учитывающий удаленность с/х угодий от водного объекта, У- урожайность с/х овощной культуры, содержание азота в растениях, ,

1.3. Расчет объемов азота, поступающего со сточными водами водопотребителей

а) расчет объемов загрязняющих веществ, поступающих от точечных источников сбросных сооружений КБХ города, села, а также животноводческой фермы. Рассчитываем по следующей формуле:

,где q- удельное количество азота, поступающего со сточными водами за год от одного человека(головы КРС) измеряется кг на человека или кг на голову, N- численность жителей поселка или города, число голов КРС на ферме.

кг

17. для городского КБХ= 8,7 кг/чел

q- для села= 5,1 кг/чел

q- для фермы =41,3 кг/голову

б) расчет объемов азота ,поступающего от текстильного комбината . выполняется  по следующей формуле:

кг

концентрация  азота в сточных водах ТК, равное 4,7 млгр/л, - объем возвратных(сточных вод) в м ,Э-доля очищенных вод ТК, равное 0,2.

Объем возвратных вод находим по следующей формуле:

,где 

К коэффициент возвратных вод, объем водопотребления на ТК, который находим по следующей формуле:

,где -годовой объем продукции ТК, норма потребления свежей воды для выработки тысячи метров ткани, ,КПД-коэффициент полезного действия системы водоснабжения на ТК , КПД=0,85.

,где  метров ткани- норма сброса сточных вод при выпуске 1000 метров ткани.

2. Определение объема стока по длине реки

2.1. Определение объемов безвозвратного водопотребления

 

 Безвозвратное водопотребление равно разности между объемами водопотребления и объемами возвратных сточных вод:

а)расчет объемов водопотребление  для города, поселка и фермы  выполняется по следующей формуле:

, где  численность в тысячах единиц жителей в городе, поселке и число голов КРС на ферме; - норма водопотребления к-ого водопотребителя в л/ч или л/на голову в сутки.

б) расчет объемов возвратных сточных вод:

в) расчет объемов безвозвратного водопотребления: данные расчеты сводим в табличную форму:

Табл.1

Водопотребитель	Водопотребление	Возвратные воды	Безвозвратное водопотребление
городское КБХ	14,6	13,46	4,49
сельское КБХ	1,67	1,09	0,58
ферма КРС	1,9	1,14	0,76
текстильный комбинат	0,39	0,3237	0,0663

                                                                                     

                                                                      Итого: 5,8963

 

2.2. Расчет стока реки без учета  и с учетом безвозвратного  водопотребления

а) распределение стока  по длине реки без учета безвозвратного водопотребления. Годовой речной сток реки находим по следующей формуле:

,где 

модуль стока водосброса,

Т-число миллионов секунд в году=31,54

F- площадь водосбора

Сток реки в расчетных  створах без учета безвозвратного водопотребления находится по следующей  формуле:

,где 

расстояние от истока до n-ого расчетного створа реки:

Результаты расчетов показаны на рис. 3а: распределение стока по длине реки без учета безвозвратного водопотребления:

 

 

б) расчет распределения стока по длине реки с учетом безвозвратного водопотребления:

расчет в створах 1и 2 остается прежним, т.е. сток не изменится:

 

Ст1:

Ст2:

Ст3 :      = =309,092

Ст3: :      

Ст4 :

     Ст4:

     Ст5:

Результаты расчетов приведены на рис. 3б: распределение стока по длине реки с учетом безвозвратного водопотребления:

 

3. Распределение  поступления азота по длине  реки от источников загрязнения

Ст1:

Ст2: Ст3 :

Ст3:

Ст4 :

Ст4:

Ст5

 

Результаты расчетов показаны на рис.4: график поступления азота по длине реки:

 

4. Определение  измерения концентрации азота  по длине реки

Концентрация азота  в речной воде находится по следующей  формуле:

, где

-количество азота, проходящее  через n-ый створ реки в кг.

Вычисления сводим в табличную форму:

 

 

 

Табл.2

 

N раствора	сток	объем азота кг	концентрация мг/л
1	66,234	5412	0,08171
2	176,624	5431	0,030749
3	309,092	2552860	8,259224
3	308,0532	4367569	14,17797
4	352,2092	4448069	12,62905
4	347,6529	6102535	17,55353
5	435,9649	7291335	16,72459

 

Рис.5:изменение  концентрации азота по длине реки(мг/л):

 

Результаты расчетов показывают, что, начиная со створа Ст3 концентрация превышает предельно допустимую норму , которая должна быть при .

5. Определение  поступления азота по длине  реки с учетом водоохранных  мероприятий

 

На сбросных сооружениях КБХ города, поселка предусматривается устройство очистных сооружений полной биологической очистки с эффективностью очистки 90%. Также сооружения предусматривается установить в местах сброса сточных вод с животноводческой фермы и текстильного комбината. Для сокращения поступления азота со стороны лугов и с/х угодий создаются водоохранные залы, шириной 50-100 м с эффективностью очистки 60%. С учетом указанных мероприятий выполняются соответствующие расчеты по аналогии с вычислениями, выполненными в разделе 3. Для створов 1 и 2 сохраняются прежние результаты:

Ст1: 5412 кг

Ст2: 5431кг

Ст3 :

 Ст3:

Ст4 :

 

Ст4:

Ст5:

Рис.6:график поступления  азота по длине реки после проведения водоохранных мероприятий(кг):

6. Определение  изменения концентрации азота  по длине реки с учетом водоохранных  мероприятий

Расчеты выполняются по аналогии с разделом 4 и сводятся в таблицу 3.

Табл.3

 

N раствора	сток	объем азота кг	концентрация мг/л
1	66,234	5412	0,08171
2	176,624	5431	0,030749
3	309,092	718711	2,325233
3	308,0532	253341	0,822394
4	352,2092	491101	1,394345
4	347,6529	656548	1,888516
5	435,9649	730848	1,676392

 

Результаты показываем на графике:

Рис.7:график изменения  концентрации азота по длине реки с учетом водоохранных мероприятий:

 

Вывод: результаты расчетов показывают, что благодаря предусмотрительным водоохранным мероприятиям  концентрация загрязняющего вещества снизилась(С<1) ,кроме створов под номерами 3 , 4 ,4,5. Следовательно, в указанных створах необходимо провести дополнительные водоохранные мероприятия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Вывод

1)На долю города и текстильного комбината приходится-

 34,8%поступающего в реку азота;

 

На долю поселка и  фермы-

19,1%азота;

 

На долю с/х угодий-

62%;азота

 

На долю леса, болота и  луга-

1,1%азота

 

Наибольшее количество загрязняющих веществ поступает  со сточными водами с/х угодий. Без проведения водоохранных мероприятий концентрация азота превышает ПДК, начиная со створа под номером 3 .

 

2)После проведения  водоохранных мероприятий удалось  достичь снижения концентрации  азота ниже ПДК во всех створах за исключением 3 , 4 ,4, 5, где необходимо предусмотреть водоохранные мероприятия.

3)После проведения  водоохранных мероприятий речная  вода соответствует мезотрофной  стадии.

 

Мезотрофная стадия- рассматривается как промежуточная стадия естественного эволюционного развития озерной экосистемы от состояния олиготрофного  к эвтрофному  по мере заиления и начинающегося зарастания прибрежной зоны макрофитами

МЕЗОТРОФНЫЙ ВОДОЕМ – (от греч. mesos — средний, промежуточный и trophe — пища), озеро или водохранилище с умеренным содержанием в воде органических и биогенных минеральных веществ.