Kratnost_razbavlenia_stochnykh_vod АГС (1)

1.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ
Расчёт кратности
разбавления
сточных вод в
водотоке, водоёме и
прибрежной зоне
моря
течение
Выпуск сточных вод в водный объект: струя разбавляется
потоком

2.

Цель и задачи работы
БЛОК I
Определить кратность начального nн и основного nо
разбавления
Цель
Освоить методику расчёта
разбавления сточных вод в трёх
типах водных объектов —
водотоке, водоёме и прибрежной
зоне моря — и обосновать
условия сброса, обеспечивающие
нормы качества воды в
контрольном створе.
Рассчитать концентрацию Cр в расчётном створе
Сравнить Cр с ПДК с учётом фоновой концентрации Cф
Рассчитать фактический сброс ФС и нормативнодопустимый сброс НДС
При нарушении норматива — рассчитать требуемую
степень очистки Э0
Подобрать метод, способ или аппарат очистки сточных
вод
2

3.

Актуальность темы: зачем нормировать сбросы
Истощение водных
ресурсов
Качество питьевой
воды
Сохранение
биоресурсов
Запасы пресной воды
ограничены; сброс
неочищенных стоков
выводит водные объекты из
хозяйственного оборота.
Поверхностные воды —
источник водоснабжения;
загрязнение повышает
нагрузку на водоподготовку
и риски для здоровья.
Токсиканты и дефицит
кислорода вызывают гибель
рыбы, нарушение нереста и
деградацию экосистем.
БЛОК I
Санитарноэпидемиологические
требования
Стоки содержат
возбудители кишечных
инфекций; нормы качества
воды — обязательное
требование
законодательства.
Разбавление — основной механизм снижения концентрации загрязняющих веществ при сбросе
сточных вод. Его количественная мера — кратность разбавления n. Зная n, можно рассчитать
концентрацию в контрольном створе и допустимый сброс.
3

4.

Ключевые понятия (часть 1)
БЛОК I
Ассимилирующая способность
Качество воды
Способность водного объекта принимать определённую
массу веществ в единицу времени без нарушения норм
качества воды в контролируемом створе.
Характеристика состава и свойств воды, определяющая
её пригодность для конкретных видов
водопользования.
Водопользование
Контрольный створ
Использование водных объектов для удовлетворения
любых нужд населения и народного хозяйства.
Поперечное сечение водного потока, в котором
контролируется качество воды.
Загрязняющее вещество
Нормы качества воды
Вещество (смесь), количество или концентрация
которого превышает установленные нормативы и
оказывает негативное воздействие на среду.
Установленные значения показателей качества воды
для конкретных видов водопользования.
Источник загрязнения вод
Источник, вносящий в поверхностные или подземные
воды загрязняющие вещества, микроорганизмы или
тепло.
Ассимилирующая способность ограничена: именно её
«запас» распределяется между выпусками через НДС.
4

5.

Ключевые понятия (часть 2)
БЛОК I
ПДК — предельно допустимая концентрация
ПДС / НДС — допустимый сброс
Концентрация вещества в воде, выше которой
вода непригодна для одного или нескольких
видов водопользования.
Масса вещества, максимально допустимая к
отведению в данном пункте в единицу времени
для обеспечения норм качества в контрольном
пункте. ПДС — устаревшее название НДС.
Самоочищение воды
Фоновое значение показателя
Совокупность природных процессов,
направленных на восстановление экологического
благополучия водного объекта.
Значение показателя качества воды водоёма или
водотока до влияния на него рассматриваемого
источника загрязнения.
Естественные фоновые концентрации
Фоновый створ
Концентрации веществ в створе, выше которого
водный объект не испытывает антропогенного
воздействия.
Поперечное сечение потока, в котором
определяется фоновая концентрация вещества
(выше выпуска).
5

6.

Консервативные и неконсервативные вещества
Снижение концентрации вниз по течению (условно)
Консервативные
12
Концентрация меняется только за счёт
разбавления.
10
8
C, мг/л
Примеры: хлориды, сульфаты, общая
минерализация, соли тяжёлых металлов (в
растворённой форме).
БЛОК I
6
4
2
Неконсервативные
Концентрация меняется за счёт разбавления и
химических, физико-химических, биологических
процессов.
Примеры: органические вещества (по БПК),
фенолы, нефтепродукты, СПАВ, аммонийный азот,
нитриты.
0
0
100
200
300
400
Расстояние от выпуска, м
Консервативное
500
Неконсервативное
Влияние на расчёт. В данной работе самоочищение не
учитывается, поэтому все вещества рассчитываются как
консервативные — результат получается «с запасом» в
сторону безопасности.
6

7.

Виды и категории водопользования
Хозяйственно-питьевое и культурнобытовое
БЛОК I
Рыбохозяйственное
I категория
Высшая категория
Источники хозяйственно-питьевого и хозяйственно-бытового
водоснабжения, водоснабжения предприятий пищевой
промышленности.
Нерестилища, места массового нагула и зимовальные ямы
особо ценных видов рыб.
I категория
II категория
Сохранение и воспроизводство ценных видов рыб,
высокочувствительных к содержанию кислорода.
Купание, занятия спортом и отдых населения (рекреационное
водопользование), а также водные объекты в черте
населённых мест.
II категория
Водные объекты для других рыбохозяйственных целей.
При одновременном использовании водного объекта для разных нужд принимаются наиболее жёсткие нормы
качества воды из числа установленных. Рыбохозяйственные ПДК, как правило, строже санитарно-гигиенических.
7

8.

Лимитирующие показатели вредности (ЛПВ)
БЛОК I
ЛПВ — признак, характеризующий наибольшее отрицательное влияние вещества на воду и водопользование;
именно по нему устанавливается ПДК. Все нормируемые вещества распределены по ЛПВ.
Санитарно-токсикологический
Вредное действие на организм человека при
употреблении воды
обе группы
Общесанитарный
Влияние на процессы самоочищения, кислородный
режим, микрофлору водоёма
обе группы
Органолептический
Изменение запаха, привкуса, цвета, пенистости воды
обе группы
Токсикологический
Токсичность для водных организмов (гидробионтов)
только рыбохоз.
Рыбохозяйственный
Ухудшение товарных качеств рыбы (запах, привкус мяса)
только рыбохоз.
Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование — 3 ЛПВ; рыбохозяйственное — 5 ЛПВ.
8

9.

Принцип суммации действия веществ одного ЛПВ
БЛОК I
• Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ
предполагает суммацию их действия на водный
объект.
• Если в воде одновременно присутствуют несколько
веществ одного ЛПВ, недостаточно, чтобы каждое было
ниже своей ПДК: должна выполняться сумма долей.
• Вещества разных ЛПВ оцениваются независимо —
каждое по своей ПДК.
Ci — концентрация i-го вещества в контрольном створе,
мг/л
ПДКi — ПДК i-го вещества, мг/л
k — число веществ одного ЛПВ
Пример. Два вещества санитарно-токсикологического ЛПВ:
C1/ПДК1 = 0,6 и C2/ПДК2 = 0,7. Каждое ниже ПДК, но сумма 1,3
> 1 — норматив нарушен.
0,6
0,7
предел = 1
9

10.

Требования к качеству воды (табл. 4.3, ч. 1)
БЛОК I
Показатель
I категория (питьевое, пищевые предприятия)
II категория (рекреационное, в черте населённых
мест)
Взвешенные вещества
прирост не более 0,25 мг/дм³
прирост не более 0,75 мг/дм³
При природной мутности в межень > 30 мг/дм³ — прирост до 5 %; взвеси со скоростью выпадения > 0,4 мм/с (водотоки) и > 0,2 мм/с (водохранилища)
сбрасывать запрещено
Плавающие примеси
Не должны обнаруживаться плёнки нефтепродуктов, масел, жиров и скопления примесей
Окраска
не обнаруживается в столбике 20 см
не обнаруживается в столбике 10 см
Запахи
не более 2 баллов — непосредственно или после
хлорирования
не более 2 баллов — непосредственно
Температура
Летняя температура не должна повышаться более чем на 3 °С к среднемесячной самого жаркого месяца за 10
лет
Водородный показатель pH
6,5 – 8,5
Минерализация
не более 1000 мг/дм³, в т. ч. хлориды — 350, сульфаты — 500 мг/дм³
Растворённый кислород
не менее 4 мг/дм³ в любой период года (проба до 12 часов дня)
БПК5 при 20 °С
не более 2 мг O2/дм³
не более 4 мг O2/дм³
ХПК (бихроматная
окисляемость)
не более 15 мг O2/дм³
не более 30 мг O2/дм³
10

11.

Табл. 4.3 (ч. 2) и различия категорий
Показатель
I категория
Химические вещества
Не выше ПДК или ОДУ (ориентировочно допустимых
уровней)
БЛОК I
II категория
Возбудители кишечных
инфекций
Не должны содержаться
Яйца гельминтов, онкосферы
тениид, цисты патогенных
простейших
Не должны содержаться в 25 л воды
Термотолерантные
колиформные бактерии
не более 100 КОЕ/100 мл
Общие колиформные бактерии
не более 1000 КОЕ/100 мл не более 500 КОЕ/100 мл
Колифаги
не более 10 БОЕ/100 мл
Радионуклиды (совместно)
Σ(Ai / УВi) ≤ 1
не более 100 КОЕ/100 мл
не более 10 БОЕ/100 мл
Чем различаются категории
• I категория строже по взвешенным (0,25
против 0,75 мг/дм³), окраске (20 против
10 см), запаху (учёт хлорирования),
БПК5 (2 против 4) и ХПК (15 против 30 мг
O₂/дм³).
• По общим колиформам II категория
строже (500 против 1000 КОЕ/100 мл), т.
к. купающиеся контактируют с водой
без её обработки.
• Ai — удельная активность i-го
радионуклида; УВi — уровень
вмешательства для него.
Взвешенные вещества неприродного происхождения (хлопья гидроксидов, асбест,
стекловолокно, капрон и т. п.) не допускаются.
11

12.

ПДК, ВЗ и ЭВЗ: примеры (табл. 4.2)
Показатель (рыбохоз.)
ЛПВ
ПДК, мг/л
ВЗ
БЛОК I
ЭВЗ
Как читать таблицу
• ПДК — граница пригодности воды для
водопользования.
Растворённый O2
общие треб.
4 (зима) / 6 (лето)
<3
<3
БПК5
общие треб.
2
> 15
> 60
Азот аммонийный
токсикол.
0,39
> 3,9
> 39
Азот нитратов
сан.-токс.
1
> 10
> 100
Азот нитритов
токсикол.
0,02
> 0,2
> 2,0
Фенолы
рыбохоз.
0,001
> 0,03
> 0,1
Нефтепродукты
рыбохоз.
0,05
> 1,5
> 5,0
СПАВ
токсикол.
0,1
> 1,0
> 10
• ВЗ — высокое загрязнение:
превышение ПДК в 10–30 раз.
• ЭВЗ — экстремально высокое
загрязнение: превышение ПДК в 30–
100 раз и более.
• Для кислорода норматив задаёт
нижнюю границу, для остальных —
верхнюю.
• Хлориды коррозионно активны и
засоляют почвы; нитраты и аммоний —
индикаторы фекального или
сельскохозяйственного загрязнения.
12

13.

Расположение расчётного (контрольного) створа
Водоток
Водоём
БЛОК I
Прибрежная зона моря
500 м
R = 500 м
500 м
0–0
I–I
500 м от 0–0 по фарватеру
в радиусе 500 м от выпуска
500 м от нулевого створа
Особый случай. Если фоновая концентрация Cф > ПДК или сброс осуществляется в черте города (в
прибрежной зоне города), контрольный створ устанавливается в месте выпуска, а нормативы качества
воды применяются непосредственно к сточной воде (разбавление не учитывается, n = 1).
13

14.

Микровывод: нормативная база
1
2
БЛОК I
Качество воды оценивается в контрольном створе сравнением с ПДК для конкретного вида и
категории водопользования; при нескольких видах — по наиболее жёстким нормам.
Вещества одного ЛПВ суммируют действие: Σ Ci/ПДКi ≤ 1.
3
Консервативные вещества снижают концентрацию только разбавлением; в работе все вещества
считаются консервативными.
4
Створ: 500 м (водоток — по фарватеру; водоём — радиус; море — от нулевого створа); при Cф >
ПДК или сбросе в городе — в месте выпуска.
Далее: как количественно описать разбавление — понятие кратности n.
14

15.

Зоны разбавления сточных вод
1. Начальное
разбавление
1
Зона начального
разбавления
Разбавление за счёт разности скоростей
истечения стоков vс и течения vп: струя
вовлекает окружающую воду. Важны
плотность, число Фруда, угол истечения.
БЛОК II
2. Основное разбавление
2
Зона основного разбавления
Перемешивание за счёт турбулентной
диффузии в потоке: вихри переносят
примесь поперёк и по вертикали.
3. Самоочищение
(не учитывается)
3
Зона самоочищения
Концентрация снижается за счёт
природных процессов. В расчётной
работе не учитывается.
15

16.

Общая кратность разбавления: базовые формулы
(4.1)
простейший случай — полное смешение со
всем расходом водотока
БЛОК II
(4.2)
произведение кратностей начального и
основного разбавления
(4.3)
балансовое выражение через
концентрации
Q — минимальный среднемесячный расход воды водотока 95 %-й
обеспеченности, м³/с
q — максимальный расход сточных вод, м³/с
nн, nо — кратность начального и основного разбавления (безразмерные)
Cисх — концентрация вещества в сточной воде, подлежащей сбросу, мг/л
Cф — фоновая концентрация в водном объекте, мг/л
Cр — концентрация в расчётном (контрольном) створе, мг/л
Почему 95 %-я обеспеченность?
Расчёт ведут для неблагоприятных условий
— маловодной межени, когда разбавление
минимально. Расход, который превышается
в 95 % лет, гарантирует соблюдение норм
почти всегда.
Для моря и водоёма — те же формулы (5.1)–(5.3), (6.2)–(6.3).
16

17.

Физический смысл кратности разбавления
• n показывает, во сколько раз снизилась «избыточная»
над фоном концентрация: (Cисх − Cф) уменьшилась до (Cр
− Cф).
Cр при Cисх = 100 мг/л и Cф = 0,1 мг/л
120
100
100
• Иначе: в каждом объёме стоков смешалось (n − 1)
объёмов воды водного объекта.
• Если расчёт дал n < 1 — это признак выхода за пределы
применимости формулы; принимают n = 1.
• Связь обратная и нелинейная: при росте n
концентрация Cр асимптотически стремится к Cф.
80
Cр, мг/л
• n ≥ 1 всегда: смешение не может повысить
концентрацию выше исходной. n = 1 — разбавления
нет.
БЛОК II
60
50
40
20
20
10
5
2
1
1
100
200
0
1
2
5
10
20
50
кратность разбавления n
Первые единицы n дают наибольший эффект;
дальнейшее увеличение n даёт всё меньший прирост.
17

18.

Начальное разбавление: общая характеристика
vп
вовлечение окружающей воды
vс
БЛОК II
• Разбавление за счёт разности скоростей истечения
стоков vс и течения vп: струя «засасывает» окружающую
воду.
• Чем больше vс/vп, тем сильнее начальное разбавление
(m = vп/vс мало).
• Плотность: лёгкие стоки всплывают, тяжёлые
опускаются — действуют силы плавучести.
• Число Фруда Fr — отношение инерционных сил к силам
плавучести.
• Угол истечения φ влияет на траекторию и длину струи.
Объект
Метод начального разбавления
Определяющие параметры
Водоток
Н.Н. Лапшева (4.4)–(4.8)
m, vс, vп, d0, N0
Водоём
М.А. Руффеля (6.4)–(6.5); Н.Н. Лапшева (6.6)
Hср, положение выпуска по глубине, vс
Прибрежная зона моря
Рама–Цедервала; Н.Н. Лаптева (5.7)–(5.12)
Fr, ρм, ρс, φ, Hв, uм
18

19.

Основное разбавление: общая характеристика
БЛОК II
Турбулентная диффузия
Dг
основной механизм; интенсивность — коэффициенты D
(м²/с)
Горизонтальная Dг и вертикальная Dв
Dг ≫ Dв: примесь быстрее расходится в стороны, чем по
глубине
Скорость течения
растёт v — растёт турбулентность и D, но уменьшается
время смешения до створа
Dв
Глубина Hср
определяет, как скоро струя займёт всю толщу воды
Методы: водоток — Фролова–Родзиллера; водоём —
Руффеля; море — Караушева.
В ламинарном потоке молекулярная диффузия ничтожна (~10⁻⁹
м²/с) — в природных водах смешение практически полностью
турбулентное.
Расстояние до створа
чем дальше створ (Lф, l), тем больше nо
19

20.

Самоочищение воды
БЛОК II
Самоочищение — совокупность природных процессов, направленных на восстановление экологического
благополучия водного объекта.
Разбавление
Седиментация
Биохимическое окисление
смешение с чистой водой
(физический процесс)
осаждение взвесей и
сорбированных веществ на дно
разложение органики бактериями
с потреблением O₂
Фотохимические реакции
Сорбция
Биологическое поглощение
разрушение веществ под
действием солнечного излучения
поглощение веществ взвесями,
донными отложениями,
гидробионтами
усвоение биогенов водорослями
и высшей водной
растительностью
Почему не учитывается: скорость самоочищения зависит от температуры, состава вод, биоты и сильно
варьирует; на коротком участке до створа (500 м) её вклад мал. Отказ от учёта даёт расчёт «в запас» —
нормативы получаются безопаснее.
20

21.

Микровывод: теория разбавления
1
2
3
4
БЛОК II
Разбавление идёт в двух расчётных зонах: начальной (разность скоростей, плавучесть) и
основной (турбулентная диффузия).
Общая кратность n = nн·nо; её связь с концентрациями: n = (Cисх − Cф)/(Cр − Cф).
n ≥ 1; при расчётном nн < 1 принимают nн = 1. С ростом n концентрация Cр стремится к фону Cф.
Самоочищение в работе не учитывается — расчёт выполняется с запасом надёжности.
Далее: применение теории к водотоку — методы Лапшева и Фролова–Родзиллера.
21

22.

Постановка задачи для водотока
БЛОК III
Дано
ОС
расходы q, Q; скорости vс, vп; глубина Hср;
расстояние Lп; шероховатость nш;
концентрации Cисх, Cф, ПДК; данные по
взвеси, кислороду, БПК, температуре
Cисх, q
ПП
Cф
Cр
Найти
vп, Q
0–0
I–I
Lф = 500 м (по фарватеру)
Рис. 4.1. Ситуационная схема: 0–0 — нулевой створ; I–I — расчётный; ПП — промышленное
предприятие; ОС — очистное сооружение
• nн, nо, n и Cр — для выпуска у берега и в
стрежень
• соблюдение норматива: Cр ≤ ПДК
• ФС, НДС, CНДС; при нарушении — Э0
• Cоч, Эвзв, Lст, Tст
Выпуск сосредоточенный (одиночный оголовок) — если в задании не указано
иное.
22

23.

Исходные данные (табл. 4.4): смысл величин
БЛОК III
Обозначение Смысл
Ед.
Обозначение
Смысл
Ед.
q
максимальный расход сточных вод
м³/с
Cисх
концентрация ЗВ в сточной воде
мг/л
Q
минимальный среднемесячный расход
95 %-й обеспеченности
м³/с
Cф
фоновая концентрация ЗВ
мг/л
vс
скорость выхода стоков из оголовка
м/с
CПДК
предельно допустимая концентрация
мг/л
vп
средняя скорость течения водотока
м/с
Cст (ВВ)
взвешенные вещества в стоке до
очистки
г/м³
Hср
средняя глубина на участке
м
Cф.взв
фоновые взвешенные вещества
мг/л
Lп
расстояние между створами по прямой
м
Lв
БПКполн воды водотока
мг/л
nш
коэффициент шероховатости ложа
—
Tв
температура воды водотока
°С
ЗВ
загрязняющее вещество
—
Lф
расстояние по фарватеру (500 м)
м
25 вариантов; номер варианта — по списку группы. Концентрации в мг/л численно равны г/м³ и мг/дм³.
23

24.

Два варианта выпуска: у берега и в стрежень
Выпуск у берега
стрежень (линия наибольших скоростей)
ε=1
БЛОК III
Выпуск в стрежень
стрежень (линия наибольших скоростей)
ε = 1,5
• Коэффициент ε входит в α (4.13) и учитывает способ выпуска: в стрежне струя попадает в зону максимальной
турбулентности и перемешивается с обеих сторон.
• Больше ε → больше α → меньше β → больше γ и nо: выпуск в стрежень эффективнее.
• В задании расчёт выполняют для обоих вариантов и сравнивают Cр, НДС и Э0.
24

25.

Начальное разбавление: метод Н.Н. Лапшева
БЛОК III
Порядок вычислений
(4.4)
nн — кратность начального разбавления, безразм.
m — безразмерный скоростной коэффициент (4.5)
1.
2.
3.
4.
5.
d0 по (4.8)
m по (4.5)
dд по (4.6)
d = dд·d0 (4.7)
nн по (4.4)
dд — относительный диаметр загрязнённого пятна, dд = d / d0 (4.6)
0,248; 8,1 — эмпирические коэффициенты метода
Условие: если расчётная nн < 1, для дальнейших вычислений принимают nн = 1 — начальное разбавление
отсутствует, но концентрация не может возрасти.
Метод применяется, когда скорость истечения заметно больше скорости течения (vс > vп, т. е. m < 1): иначе струя сразу сносится
потоком и начальное разбавление не развивается.
25

26.

Безразмерный коэффициент m
БЛОК III
Кратность nн по (4.4)–(4.6) в зависимости от m
12
(4.5)
10
10
nн
8
7
6
5
4
4
3
2
ρп, ρс — плотности воды водного объекта и сточной воды,
т/м³
2
vп — средняя скорость течения в водном объекте, м/с
0
vс — скорость выхода стоков из оголовка, м/с
Почему ρ ≈ 1. Речные воды и большинство сточных —
пресные; различие плотностей менее 1 %, поэтому ρп/ρс ≈ 1 и
m сводится к отношению скоростей.
0,05
0,1
0,15
0,2
0,3
m = vп / vс
0,4
2
0,5
2
0,6
Малое m (быстрая струя в медленном потоке) → большое nн.
С ростом m начальное разбавление падает; при m → 1 оно
вырождается.
26

27.

Диаметр выпуска и диаметр загрязнённого пятна
БЛОК III
d
(4.6)
(4.7)
(4.8)
d0
N0 = 3 оголовка
d0 — диаметр выпускного отверстия (оголовка), м
d — диаметр загрязнённого пятна в граничном сечении зоны
начального разбавления, м
N0 — количество оголовков выпуска, шт.
q — расход сточных вод, м³/с; π ≈ 3,14
Роль N0. Весь расход q делится между N0 оголовками: при
той же скорости vс каждый имеет меньший d0. Несколько
мелких струй вовлекают больше окружающей воды, чем
одна крупная, — поэтому рассеивающие выпуски дают
большее разбавление.
Формула (4.8) следует из уравнения расхода: q = N0·vс·πd0²/4.
27

28.

Основное разбавление (Фролов–Родзиллер)
(4.9)
БЛОК III
γ — коэффициент смешения: доля расхода Q, которая смешивается со стоками в
максимально загрязнённой струе расчётного створа (0 < γ ≤ 1)
β — вспомогательный параметр, безразм.
α — коэффициент, учитывающий гидрологические условия (4.13)
Lф — расстояние от нулевого до расчётного створа по фарватеру, м
(4.10)
qн — расход смеси в граничном сечении зоны начального разбавления, м³/с (4.12)
e — основание натурального логарифма (≈ 2,718)
(4.11)
Поперечное сечение в
створе I–I (выпуск у берега)
γQ + q
(1 − γ)Q — не участвует
Если γ = 1 — полное смешение, nо = (q
+ Q)/q, т. е. формула (4.1).
28

29.

Параметры qн, α и φ
/
(4.12)
БЛОК III
ε — коэффициент способа выпуска: 1 — у
берега; 1,5 — в стрежень
φ — коэффициент извилистости русла (φ ≥
1)
(4.13)
Lп — расстояние между нулевым и
расчётным створами по прямой, м
D — коэффициент турбулентной диффузии,
м²/с (4.15)
Lп
q — расход сточных вод, м³/с
(4.14)
Lф — по руслу
Извилистость увеличивает путь струи (Lф > Lп) и усиливает поперечное
перемешивание на поворотах — поэтому φ стоит в числителе α.
29

30.

Коэффициент диффузии D: формула Караушева
БЛОК III
(4.15)
Физический смысл
D — коэффициент турбулентной диффузии, м²/с
g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с²
Hср — средняя глубина на рассматриваемом участке, м
• D показывает, насколько быстро
турбулентные вихри перемешивает
примесь поперёк потока.
C — коэффициент Шези, м0,5/с (4.16)–(4.18)
• D растёт с глубиной и скоростью
течения: крупнее вихри, сильнее
перемешивание.
M — параметр, зависящий от C: M = 0,7C + 6 (при 10 < C < 60); при C ≥
60 принимают M = 48
• Шероховатость (через C) — чем меньше
C (шероховатее русло), тем больше D.
vп — средняя скорость течения, м/с
• Типичные значения для равнинных рек:
0,005–0,05 м²/с.
30

31.

Коэффициент Шези C: три способа расчёта
Штриклер–Маннинг
Павловский (упрощ.)
(4.16)
БЛОК III
Через уклон
(4.17)
(4.18)
Когда применять
Когда применять
Когда применять
известен гранулометрический
состав донных отложений
известен коэффициент
шероховатости ложа nш (по
справочным таблицам) — вариант
задания
известен уклон водной поверхности
(по данным нивелирования)
Переменные
dэ — эффективный диаметр частиц
донных отложений, м; Hср, м
Переменные
nш — коэффициент шероховатости
(0,02–0,05 для рек); Hср, м
Переменные
i — уклон в долях единицы (0,0002 =
0,02 %); vп, м/с; Hср, м
31

32.

Концентрация вещества в расчётном створе
nн (4.4)
nо (4.9)
n = nн·nо (4.2)
БЛОК III
Cр из (4.3)
Cр ≤ ПДК ?
Да — норматив соблюдён; очистка
по данному веществу не требуется
Получено из (4.3): Cр − Cф = (Cисх − Cф) / n. Формула уже
учитывает фон — отдельно прибавлять Cф не нужно.
Cр ≤ ПДК ?
Нет — рассчитать Э0 (4.20) и
подобрать метод очистки
Если Cф ≥ ПДК, то никакое разбавление не обеспечит норму: створ переносится в место выпуска, и к стоку
предъявляется требование Cисх ≤ ПДК.
Для веществ одного ЛПВ проверка выполняется по сумме Σ Ci/ПДКi ≤ 1.
32

33.

Фактический (ФС) и допустимый (НДС) сброс
(4.19)
БЛОК III
ФС — «сколько сбрасываем сейчас»
Определяется фактической концентрацией Cисх и расходом q.
Характеризует существующее положение.
(4.21)
(4.22)
ФС — масса ЗВ, фактически сбрасываемая в единицу времени, г/с
НДС — масса ЗВ, допустимая к сбросу при соблюдении норм в
створе, г/с
CНДС — допустимая концентрация ЗВ в сточной воде, мг/дм³
n — общая кратность разбавления
НДС — «сколько можно сбрасывать»
Определяется ассимилирующей способностью: CНДС — такая
концентрация в стоке, при которой в створе будет ровно ПДК.
• ФС ≤ НДС → сброс допустим
• ФС > НДС → требуется очистка или увеличение
разбавления
(4.22) — это (4.3), решённое относительно Cисх при Cр = ПДК.
33

34.

Требуемая степень очистки сточных вод Э0
БЛОК III
Интерпретация результата (ориентировочно)
(4.20)
Э0 ≤ 0
очистка не требуется
до 50–60 %
механическая очистка,
усреднение
60–90 %
реагентные, физико-химические,
биологические методы
90–99 %
комбинированные схемы с
доочисткой
> 99 %
глубокая доочистка, сорбция,
мембраны; пересмотр технологии
Э0 — требуемая степень (эффективность) очистки, %
Cр — расчётная концентрация в створе, мг/л
CПДК — ПДК вещества, мг/л; Cф — фон, мг/л
• Когда рассчитывают: только при Cр > ПДК (норматив нарушен).
• Смысл: какую долю загрязнения необходимо удалить, чтобы в
створе выполнялась норма.
• Контроль: через НДС — формула ниже; обе оценки должны
давать одинаковый вывод о необходимости очистки.
34

35.

Микровывод: расчёт для водотока
1
Начальное разбавление — метод Лапшева (4.4)–(4.8): d0 → m → dд → d → nн; при nн < 1
принимают 1.
2
Основное разбавление — метод Фролова–Родзиллера (4.9)–(4.15): D → α → β → γ → nо.
3
Выпуск в стрежень (ε = 1,5) даёт большее разбавление, чем у берега (ε = 1).
4
Cр = Cф + (Cисх − Cф)/n сравнивают с ПДК; ФС = q·Cисх, НДС = q·CНДС.
5
При Cр > ПДК рассчитывают Э0 и подбирают очистку.
БЛОК III
Далее: дополнительные условия сброса — взвешенные вещества, кислород, БПК, температура.
35

36.

Условия сброса: какие расчёты выполняются
БЛОК IV
Чтобы в расчётном створе вода удовлетворяла санитарным требованиям, заранее рассчитывают допустимые
показатели сточных вод перед сбросом:
Взвешенные
вещества
Растворённый
кислород
Cоч, Эвзв — (4.23)–(4.24)
допустимое БПКполн
стоков Lст — (4.25)
БПК смеси
Вредные вещества
Температура
допустимое БПК5
стоков — (4.26)–(4.27)
НДС, CНДС — (4.21)–
(4.22)
допустимая Tст — (4.28)
Все расчёты используют один и тот же коэффициент смешения γ (4.10) и расходы q, Q — поэтому их выполняют
после основного расчёта разбавления.
36

37.

Степень очистки по взвешенным веществам
(4.23)
(4.24)
Cоч — допустимая концентрация взвеси в очищенной сточной
воде, мг/л
P — разрешённое санитарными нормами увеличение
содержания взвеси в створе, мг/л
Cф.взв — взвешенные вещества в водотоке до сброса, мг/л
Cст — взвешенные вещества в стоке, поступающем на очистку,
мг/л
γ, Q, q — коэффициент смешения, расходы водотока и стоков
БЛОК IV
Вид водопользования
P, мг/дм³
I категория (питьевое)
0,25
II категория (рекреационное)
0,75
Логика формулы (4.23)
Прирост взвеси в створе P разрешён; стоки
разбавляются в (γQ/q + 1) раз — во столько же
раз концентрация в стоке может превышать
прирост P над фоном.
Если Cст ≤ Cоч — очистка по взвеси не нужна (Эвзв
≤ 0).
37

38.

Органические вещества в природных водах
Природные источники
• разрушающиеся остатки
растений и животных, живших в
воде
• листва, пыльца, почвенный
гумус с берегов и водосбора
• малые концентрации — в
родниковых и талых водах
Техногенные источники
БЛОК IV
Пути поступления
• транспорт — нефтепродукты
• сточные воды (основной путь)
• целлюлозно-бумажные и
лесоперерабатывающие
комбинаты — лигнины
• дождевые и талые
поверхностные смывы с почвы
• мясокомбинаты — белковые
соединения
• вторичное загрязнение из
донных отложений
• атмосферные выпадения
• сельскохозяйственные и
бытовые стоки
Почему нормируют органику: её окисление бактериями потребляет растворённый кислород → дефицит O2, исчезновение
кислородолюбивых видов, заморы рыбы, гниение, заболачиванию. Суммарная мера органики — БПК.
38

39.

Биохимическое потребление кислорода (БПК)
БПК — количество кислорода (мг), требуемое для окисления
органических веществ в 1 л воды в аэробных условиях, без
доступа света, при 20 °С, за определённый период, в
результате биохимических процессов.
БЛОК IV
Нарастание БПК во времени (k = 0,1 сут⁻¹), % от
БПКполн
100
• БПК5 — за 5 суток (стандартный показатель); БПКполн — до
полного окисления (≈ 15–20 сут).
• Ориентировочно БПК5 ≈ 70 % БПКполн, но в зависимости от
вещества — от 10 до 90 %.
% от БПКполн
99
15
20
90
90
80
80
• Растворённый O2 измеряют сразу после отбора и после
инкубации пробы в кислородной склянке без доступа
воздуха; разность — БПК.
97
68
70
60
60
50
50
37
40
30
21
20
10
0
0
0
1
2
3
4
5
7
время инкубации, сут
10
За 5 суток при k = 0,1 окисляется ≈ 68 % органики —
отсюда оценка «БПК5 ≈ 70 % БПКполн».
39

40.

БПК и ХПК: сравнение показателей
БЛОК IV
Признак
БПК
ХПК
Что окисляет
только биологически разлагаемую органику
— бактерии
практически всю органику — сильный
окислитель (бихромат калия)
Время анализа
5, 10 или 20 суток
≈ 2–3 часа
Единицы
мг O2/дм³
мг O2/дм³
Норматив (I / II категория)
БПК5: 2 / 4
ХПК: 15 / 30
Соотношение
всегда ХПК ≥ БПКполн
Отношение БПКполн/ХПК
Зачем оба показателя
> 0,5 — органика легко окисляется биологически:
эффективна биологическая очистка; < 0,3 —
трудноокисляемая органика: нужны физикохимические методы.
БПК отражает влияние на кислородный режим
водоёма, ХПК — общее содержание окисляемых
веществ, включая стойкие к биоразложению.
40

41.

Растворённый кислород — ключевой показатель
• Поступление O2: реаэрация с поверхности (ветер, волнение,
перекаты), фотосинтез водорослей и растений.
• Расход O2: биохимическое окисление органики (БПК),
дыхание гидробионтов, окисление минеральных веществ
(Fe²⁺, NH₄⁺), донные отложения.
• Норматив: не менее 4 мг/дм³ в любой период года в пробе,
отобранной до 12 часов дня (ночью фотосинтеза нет —
утром минимум O2).
• Для рыбохозяйственных водоёмов: не менее 4 мг/л зимой и
6 мг/л летом (табл. 4.2).
БЛОК IV
Растворимость O₂ в пресной воде, мг/л
16
14,6
14
12,8
12
11,3
10,1
10
9,1
8,3
8
7,6
6
4
2
0
0 °С
5 °С
10 °С
15 °С
20 °С
25 °С
30 °С
Чем теплее вода, тем меньше в ней кислорода — поэтому органическое и тепловое загрязнение усиливают друг
друга.
41

42.

БПКполн стоков по условию кислорода
БЛОК IV
(4.25)
Lст — БПКполн сточной воды, допустимой к сбросу, г/м³
Lв — БПКполн воды водотока до выпуска, г/м³
γ — коэффициент смешения (4.10)
Q — среднемесячный расход водотока 95 %-й обеспеченности, м³/с
qст — максимальный расход сточных вод, м³/с
Oв — растворённый кислород в водотоке до выпуска, г/м³
O — минимально допустимое содержание O2: 4 г/м³ (= 4 мг/дм³)
Откуда 0,4?
Коэффициент 0,4 — доля БПКполн,
реализуемая за первые двое суток (1 −
10−0,1·2 ≈ 0,37 ≈ 0,4): именно столько
кислорода успевает израсходоваться
до створа.
Условие расчёта
после смешения содержание O2 в
створе не должно стать ниже O = 4
мг/дм³.
42

43.

БПК5 стоков по нормативу в створе
БЛОК IV
(4.26)
LПДК — допустимое БПК5 смеси в расчётном створе (2 или 4 мг/л), мг/л
Lв — БПКполн воды водотока до выпуска, мг/л
kв, kст — константы скорости потребления кислорода водой водотока и
сточной водой, сут⁻¹; принимают kв = kст
t — время добегания от выпуска до створа, сут; Lф в м, vп в м/с, 86 400 —
секунд в сутках
(4.27)
Табл. 4.1. Константа kст в зависимости от температуры
T, °С
kст, сут⁻¹
0
0,04
5
0,05
10
0,063
15
0,08
20
0,10
25
0,126
30
0,158
43

44.

Тепловое загрязнение водных объектов
БЛОК IV
Источники
сбросы охлаждающих вод ТЭС и АЭС, металлургических и
химических производств, нагретые технологические стоки
Снижение кислорода
растворимость O2 падает с ростом T, а скорость БПК растёт (k
увеличивается, табл. 4.1)
Рост токсичности
ускоряется поглощение токсикантов организмами, усиливается их
действие
Эвтрофирование
«цветение» синезелёных водорослей, изменение видового
состава
Гибель гидробионтов
нарушение нереста и миграций, тепловой стресс у холодолюбивых
рыб
Нормы
• Хозяйственно-питьевое и рекреационное
водопользование: летняя температура не
должна повышаться более чем на 3 °С по
сравнению со среднемесячной температурой
самого жаркого месяца за последние 10 лет
(табл. 4.3).
• Рыбохозяйственные водоёмы (справочно): не
более чем на 5 °С к естественной, с верхним
пределом летом 20 °С для холодноводных
(лососевые, сиговые) и 28 °С для остальных
видов.
44

45.

Допустимая температура сточных вод
БЛОК IV
Пример: n = 5, Tв = 18 °С, Tдоп = 3 °С
(4.28)
Tст — температура сточных вод, допустимая к сбросу, °С
Tдоп — допустимое повышение температуры воды в
створе, °С (летом 3 °С)
Tв — температура воды водного объекта до выпуска, °С
n — общая кратность разбавления
5·3 + 18 = 33 °С
Вывод формулы: тепло разбавляется так же, как
консервативное вещество: (Tст − Tв)/n ≤ Tдоп.
водоток
стоки
створ
Tв = 18 °С
Tст ≤ 33 °С
≤ 21 °С
45

46.

Сводная таблица расчётов для водотока
Величина
БЛОК IV
Формула
№
Ед.
nн
метод Лапшева: 0,248/(1−m)·dд²(√(m² + 8,1(1−m)/dд²) − m)
4.4
—
nо
(q + γQ)/q; γ = (1−β)/(1 + βQ/qн); β = exp(−α·∛Lф)
4.9–4.11
—
n
nн·nо
4.2
—
Cр
Cф + (Cисх − Cф)/n
4.3
мг/л
ФС
q·Cисх
4.19
г/с
НДС
q·CНДС; CНДС = n(CПДК − Cф) + Cф
4.21–4.22
г/с
Э0
(Cр − CПДК + Cф)/Cр·100 %
4.20
%
Cоч
P(γQ/q + 1) + Cф.взв
4.23
мг/л
Эвзв
(Cст − Cоч)/Cст·100 %
4.24
%
Lст
γQ/(0,4qст)·(Oв − 0,4Lв − O) − O/0,4; или по (4.26)
4.25–4.26
г/м³
Tст
≤ n·Tдоп + Tв
4.28
°С
46

47.

Микровывод: дополнительные условия сброса
1
По взвеси: допускается прирост P (0,25 или 0,75 мг/дм³), отсюда Cоч и Эвзв.
2
Органика оценивается через БПК; БПК5 ≈ 70 % БПКполн; ХПК ≥ БПК.
3
Растворённый O2 в створе ≥ 4 мг/дм³ — ограничение на БПКполн стоков (4.25).
4
Норматив БПК5 в створе с учётом времени добегания и константы k(T) — (4.26)–(4.27).
5
Тепло разбавляется как консервативная примесь: Tст ≤ n·Tдоп + Tв.
БЛОК IV
Далее: особенности непроточных водоёмов — методы Руффеля и Лапшева.
47

48.

Единая логика расчёта: блок-схема
Исходные данные, вид водопользования, ПДК
Положение створа: 500 м или место выпуска
nн — метод по типу объекта
БЛОК VII
• Для водотока дополнительно: Cоч и Эвзв, Lст по кислороду
и БПК, Tст.
• Для водоёма по Лапшеву сразу считается общая n.
• Для моря метод nн выбирается по числу Фруда.
Норматив соблюдён: ФС,
НДС
НДС = q·CНДС — норматив сброса
nо — метод по типу объекта
да
n = nн·nо
нет
Cр = Cф + (Cисх − Cф)/n
Cр ≤ ПДК ?
Э0 (4.20) → метод и аппарат очистки
71

49.

Типичные ошибки и затруднения
БЛОК VII
nн и nо
ФС и НДС
путают зоны: nн — от разности скоростей у оголовка, nо
— турбулентная диффузия до створа; общая n — их
произведение, а не сумма
ФС — фактически сбрасываемая масса (по Cисх), НДС —
допустимая (по CНДС); сравнивают ФС с НДС
Cисх, Cф, Cр
Единицы
Cисх — в стоке, Cф — выше выпуска, Cр — в створе; к Cр
из (4.3) фон повторно не прибавляют
мг/л = г/м³ = мг/дм³; q·C даёт г/с; время t — в сутках
(делить на 86 400); уклон — в долях
Применимость
Створ и фон
nн < 1 → 1; Руффель только при H ≤ 10 м; Лапшев для
водоёма при vс ≥ 2 м/с; в море — верное условие по Fr
если Cф ≥ ПДК или сброс в городе — разбавление не
учитывают, норматив к стоку
72

50.

Практическая значимость расчётов
Проектирование
выпусков
выбор места (берег/стрежень),
глубины, числа оголовков,
скорости истечения для
максимального n
Экологическая экспертиза
оценка воздействия проектов на
водные объекты, прогноз качества
воды
Нормирование сбросов
разработка НДС для разрешений
на сброс и лимитов для
водопользователей
Экономика
природопользования
плата за сброс, штрафы за
превышение НДС
БЛОК VII
Выбор очистных
сооружений
требуемая Э0 определяет состав и
глубину очистки
Охрана биоресурсов
соблюдение рыбохозяйственных
ПДК, сохранение нерестилищ
73

51.

Микровывод: сравнение и обобщение
БЛОК VII
1
Три методики различаются способом расчёта nн и nо, но подчинены одной логике: n → Cр →
сравнение с ПДК → НДС / Э0.
2
Выбор метода определяется типом объекта и условиями применимости — их проверка
обязательна.
3
Большинство ошибок связано с путаницей концентраций, единиц и сбросов (ФС / НДС).
4
Результаты используются в проектировании, нормировании и экспертизе.
Далее: если норматив нарушен — чем и как очищать сточные воды.
74

52.

Классификация методов очистки сточных вод
БЛОК VIII
Механические
Химические
Физико-химические
Биологические
Обеззараживание
решётки, песколовки,
отстойники, фильтры,
гидроциклоны;
удаляют грубые и
взвешенные примеси
нейтрализация,
окисление (хлор,
озон), восстановление,
реагентное осаждение
коагуляция, флотация,
сорбция, ионный
обмен, мембраны,
экстракция,
электрохимия
аэробное и
анаэробное окисление
органики
микроорганизмами:
аэротенки,
биофильтры, пруды
хлорирование,
озонирование,
ультрафиолетовое
облучение;
уничтожение
патогенов
механическая
физико-химическая
биологическая
доочистка
обеззараживание
75

53.

Очистка от тяжёлых металлов
БЛОК VIII
Метод
Принцип
Аппарат
Эффект
Реагентное осаждение
перевод в нерастворимые гидроксиды, сульфиды
(известь, NaOH, Na2S) при заданном pH
реактор-смеситель + отстойник /
осветлитель
90–98 %
Электрокоагуляция
растворение стальных/алюминиевых анодов, сорбция
электрокоагулятор
металлов на хлопьях гидроксидов
90–99 %
Ионный обмен
замена ионов металлов на H⁺ / Na⁺ катионита; возврат
ионообменная колонна
металлов при регенерации
до 99,9 %
Сорбция
поглощение активированным углём, цеолитами,
модифицированными сорбентами
сорбционный фильтр
90–99 %
Мембранные методы
обратный осмос, нанофильтрация, электродиализ
мембранная установка
95–99 %
При больших q экономичнее реагентное осаждение с последующей доочисткой ионным обменом или сорбцией; для малых
расходов и ценных металлов — ионный обмен и электролиз с рекуперацией.
76

54.

Очистка от органических веществ
Биологическая очистка
БЛОК VIII
Физико-химическая очистка
• Аэротенки — активный ил в аэрируемом объёме
окисляет органику; снижение БПК до 90–95 %
• Коагуляция и флокуляция — укрупнение коллоидов
солями Al, Fe и полимерами
• Биофильтры — биоплёнка на загрузке, через
которую фильтруется сток
• Флотация — извлечение частиц пузырьками
воздуха (напорные флотаторы)
• Биологические пруды — естественное
самоочищение, доочистка
• Сорбция на активированном угле — для
трудноокисляемой органики (фенолы, красители)
• Анаэробные реакторы (метантенки, реакторы с
восходящим потоком) — для
высококонцентрированных стоков
• Окисление озоном, пероксидом водорода,
ультрафиолетом
• Условие: органика биоразлагаема (БПКполн/ХПК >
0,5), нет токсикантов
• Применяется для токсичной и трудно разлагаемой
органики (фенолы, красители, сероуглерод)
77

55.

Очистка от нефтепродуктов и СПАВ
БЛОК VIII
Нефтеловушки
Флотаторы
Фильтры и сорбенты
Биодеградация
всплытие свободных капель
нефти, 60–70 %
извлечение
эмульгированной нефти, 85–
95 %
зернистые, угольные; до 0,05
мг/л
биологическая доочистка
растворённых
нефтепродуктов
СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества)
• пенообразование, токсичность для гидробионтов (ПДКрх = 0,1 мг/л)
• методы: пенная флотация, коагуляция, сорбция на угле, озонирование; «мягкие» СПАВ
разлагаются биологически в аэротенках
78

56.

Выбор метода и аппарата очистки
Тип загрязнителя
металлы, органика, нефть, взвесь, биогены
БЛОК VIII
Алгоритм выбора
1. Определить Э0 и ЛПВ вещества
Расход q
малый — компактные установки; большой —
сооружения
Требуемая Э0
определяет число ступеней очистки
Концентрация Cисх
высокая — предочистка, рекуперация
2. Отобрать методы, пригодные для данного класса
веществ
3. Проверить достижимую эффективность ≥ Э0; если нет —
схема из нескольких ступеней
4. Подобрать аппарат по расходу q (производительность,
м³/ч = q·3600)
5. Учесть образование осадков, реагентов, вторичных
загрязнений
6. Обосновать выбор: эффективность, стоимость,
надёжность
Условия сброса
вид водопользования, фон, место выпуска
79

57.

Микровывод: очистка сточных вод
БЛОК VIII
1
Методы очистки: механические, химические, физико-химические, биологические и
обеззараживание; обычно их комбинируют.
2
Тяжёлые металлы — осаждение, электрокоагуляция, ионный обмен, сорбция, мембраны.
3
Органика — биологическая очистка (при БПК/ХПК > 0,5) или физико-химическая; нефть —
нефтеловушки, флотация, сорбция.
4
Выбор определяется Э0, расходом q, концентрацией и видом загрязнителя.
Далее: задания для самостоятельного выполнения.
80

58.

Задание 1: расчёт для водотока
БЛОК IX
Исходные данные — табл. 4.4 (25 вариантов).
Состав расчёта
Обратите внимание
1.
2.
3.
4.
5.
6.
• Lф = 500 м, φ = Lф/Lп; N0 = 1
d0 (N0 = 1), m, dд , d, nн
C (4.17), M, D, φ, α, β, γ, nо — у берега и в стрежень
n, Cр; сравнение с ПДК
ФС, CНДС, НДС; при Cр > ПДК — Э0
Cоч, Эвзв; Lст; допустимая Tст
метод и аппарат очистки
• Oв, Tдоп, P — по нормативам
• столбец «ОВ» — взвешенные вещества в стоке Cст, г/м³
Фрагмент табл. 4.4 (варианты 1–2)
№
ЗВ
q
Q
vс
vп
Hср
Lп
nш
Cисх
Cф
ПДК
ОВ
Cф.взв
Lв
Tв
1
Хром
4,9
190
2,8
0,50
3,3
450
0,05
100
0,11
0,5
561
2,3
2
4
2
Уксусная к-та
2
184
4,1
0,45
4,4
382
0,025
140
0,012
0,05
775
1,0
2,8
7
81

59.

Задание 4: подбор очистного оборудования
БЛОК IX
Для заданного загрязняющего вещества и расхода q по открытым источникам подобрать метод, способ или
конструкцию аппарата очистки и обосновать выбор.
1
2
3
4
Поиск
Сравнение
Проверка
Обоснование
учебники, патенты, каталоги
производителей, научные
статьи
2–3 варианта:
эффективность,
производительность,
реагенты, стоимость
эффективность аппарата ≥
Э0; производительность ≥ q
схема, принцип действия,
основные параметры,
ссылки
Пример пересчёта: q = 2 м³/с → 7200 м³/ч → 172 800 м³/сут — это сооружения городского масштаба, а не единичный
аппарат; учитывайте это при выборе.
84

60.

Оформление отчёта по работе
Цель
Исходные
данные
Схема
Расчёт
БЛОК IX
Сравнение
Очистка
Выводы
Требования
• Таблица подписывается Таблица 1. Название таблицы
• Рисунок подписывается Рисунок 1. Название рисунка
• Не допускается: таблица – рисунком,
Самопроверка
• n ≥ 1?
• Каждая формула — с номером, подстановкой значений и
единицами измерения
• Cф < Cр < Cисх?
• промежуточные результаты — с 3–4 значащими цифрами
• ФС и НДС в г/с?
• проверка условий применимости метода — явно, до расчёта
• Э0 < 100 %?
• γ в пределах 0…1?
• итоговая таблица: nн, nо, n, Cр, ПДК, ФС, НДС, Э0
• вывод: соблюдается ли норматив, какая нужна очистка
85

61.

Выводы
БЛОК X
Три расчётные схемы — водоток, водоём, прибрежная зона моря — объединены единой методикой:
n = nн·nо → Cр → сравнение с ПДК → НДС / Э0.
Разбавление — основной механизм снижения концентрации загрязняющих веществ; его
интенсивность задаётся гидрологией объекта и конструкцией выпуска.
Методы различаются по объекту: Лапшев и Фролов–Родзиллер (водоток), Руффель и Лапшев
(водоём), Рам–Цедервал, Лаптев и Караушев (море).
НДС — масса вещества, при сбросе которой в контрольном створе обеспечиваются нормы качества
воды.
При нарушении ПДК обязательна очистка со степенью не ниже Э0; выбор метода — по виду вещества,
расходу и Э0.
86

62.

Контрольные вопросы (1/2)
БЛОК X
1
Что такое ассимилирующая способность
водного объекта?
2
Чем консервативные вещества отличаются от
неконсервативных? Как это влияет на расчёт?
3
Назовите категории хозяйственно-питьевого и
рыбохозяйственного водопользования.
4
Что такое ЛПВ? Какие ЛПВ используются для
разных видов водопользования?
5
Как учитывается суммация действия веществ
одного ЛПВ?
6
Где располагается контрольный створ в
водотоке, водоёме и море? Когда — в месте
выпуска?
7
Чем отличаются nн и nо? Какими механизмами
они обусловлены?
8
Когда принимают nн = 1? Почему n не может
быть меньше 1?
87

63.

Контрольные вопросы (2/2)
БЛОК X
9
Как рассчитывается коэффициент смешения γ и
что он показывает?
10
Почему выпуск в стрежень эффективнее
выпуска у берега?
11
Когда применяется метод Караушева? Что
учитывает параметр γ0?
12
Чем отличаются ФС и НДС? Как рассчитывается
CНДС?
13
Как рассчитать Э0 и когда это необходимо?
14
Что такое БПК5 и БПКполн? Почему кислород в
створе должен быть ≥ 4 мг/дм³?
88

64.

Список источников
БЛОК X
1.
2.
Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ.
СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для
человека факторов среды обитания».
3. СанПиН 2.1.3684-21 «Санитарно-эпидемиологические требования к содержанию территорий… к водным объектам,
питьевой воде…».
4. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения (приказ Минсельхоза РФ от 26.05.2025 №
296).
5. Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ в водные объекты (приказ МПР России от 17.12.2007
№ 333; приказ Минприроды России от 29.12.2020 № 1118).
6. ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения.
7. Лапшев Н.Н. Расчёты выпусков сточных вод. — М.: Стройиздат, 1977.
8. Родзиллер И.Д. Прогноз качества воды водоёмов — приёмников сточных вод. — М.: Стройиздат, 1984.
9. Караушев А.В. Проблемы динамики естественных водных потоков. — Л.: Гидрометеоиздат, 1960.
10. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. — М.: АСВ, 2004.
11. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. — М.: Стройиздат, 1977.
12. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. — Калуга, 2000.
13. Никаноров А.М. Гидрохимия. — Ростов н/Д: НОК, 2001.
14. Практические работы № 4–6 «Расчёт кратности разбавления сточных вод и условий их сброса в водоток, прибрежную
зону моря, водоём»: методические указания.
89