Ć
wiczenie nr. 3
ś
roda 09.03.2006
Temat :
Bilans ładunków zanieczyszcze
ń
w wodach powierzchniowych
Sekcja:
1. SOŁTYSIK Dominika
2. STEMPOR Przemysław
3. DUBIEL Tomasz
1. Cel
ć
wiczenia
Celem
ć
wiczenia jest okre
ś
lenie ładunków zanieczyszcze
ń
wprowadzonych ze
ś
ciekami do
rzeki na odcinku pomi
ę
dzy dwoma przekrojami kontrolnymi. Dysponuj
ą
c informacjami o ja-ko
ś
ci wody
w ustalonych przekrojach pomiarowych oraz o charakterze samego odbiornika nale
Ŝ
y oszacowa
ć
ładunki zanieczyszcze
ń
wprowadzonych do odbiornika wraz ze
ś
ciekami oraz ustali
ć
ich st
ęŜ
enia.
2. Metody bada
ń
Ogólny ładunek analizowanego składnika, przepływaj
ą
cego przez badany odcinek rzeki, sta-
nowi sum
ę
ładunków zawartych: w płyn
ą
cej wodzie rzecznej (na pocz
ą
tku badanego odcin-ka),
dopływaj
ą
cych z wodami podziemnymi oraz zawartych w dopływaj
ą
cych
ś
ciekach. Ła-dunek ten
mo
Ŝ
na obliczy
ć
jako:
gdzie:
Ł
C
- całkowity ładunek analizowanego składnika na ko
ń
cu badanego odcinka rzeki [g/h],
Q
r
- nat
ęŜ
enie przepływu wody w rzece na pocz
ą
tku badanego odcinka [m
3
/h],
C
r
- st
ęŜ
enie analizowanego składnika w wodzie rzecznej na pocz
ą
tku badanego odcinka [g/m
3
],
L
- długo
ść
badanego odcinka rzeki [km],
q
g
- jednostkowe nat
ęŜ
enie dopływu wód gruntowych do koryta rzeki [m
3
/km/h],
C
g
- st
ęŜ
enie analizowanego składnika w wodach gruntowych [g/m
3
].
q
s
- nat
ęŜ
enie dopływu
ś
cieków [m
3
/h],
C
s
- st
ęŜ
enie analizowanego składnika w
ś
ciekach [g/m
3
].
Powy
Ŝ
szy bilans dotyczy głównie składników mineralnych, które w niewielkim stopniu ulegaj
ą
przemianom fizykochemicznym i biologicznym w
ś
rodowisku wodnym. W przypadku zwi
ą
z-ków
organicznych (reprezentowanych przez wska
ź
nik BZT) nale
Ŝ
y uwzgl
ę
dni
ć
ich rozkład biologiczny.
Szybko
ść
procesu biodegradacji zanieczyszcze
ń
organicznych jest najcz
ęś
ciej zbli
Ŝ
ona do reakcji
pierwszego rz
ę
du. Zakładaj
ą
c idealny przepływ tłokowy (pełne wymie-szanie w przekroju
poprzecznym koryta rzeki i brak mieszania osiowego), wielko
ść
wska
ź
ni-ka BZT w rzece, w
odniesieniu do punktu pocz
ą
tkowego mo
Ŝ
na obliczy
ć
z nast
ę
puj
ą
cego równania:
gdzie:
C
w
BZT
- warto
ść
wska
ź
nika BZT w punkcie pocz
ą
tkowym [gO
2
/m
3
],
C
BZT
- warto
ść
wska
ź
nika BZT w punkcie ko
ń
cowym [gO
2
/m
3
],
k
B
- stała szybko
ś
ci biodegradacji [d
-1
],
T
H
- hydrauliczny czas przepływu od punktu pocz
ą
tkowego do punktu ko
ń
cowego [d].
Wpływ temperatury na warto
ść
współczynnika stałej szybko
ś
ci biodegradacji zwi
ą
zków or-ganicznych
opisana jest równaniem:
gdzie:
k
20
B
- stała szybko
ś
ci biodegradacji odniesiona do temperatury 20 ºC [d
-1
].
Ś
cieki wprowadzane do rzeki powinny by
ć
szybko wymieszane z cał
ą
obj
ę
to
ś
ci
ą
wody rzecznej.
Podstawowa informacja o tym procesie dotyczy ustalenia odległo
ś
ci, w jakiej na-st
ą
pi całkowite
wymieszanie. Odległo
ść
ta jest uwarunkowana takimi czynnikami, jak: mean-dry rzeki, jej gł
ę
boko
ść
,
szybko
ść
przepływu, miejsce odprowadzenia zanieczyszcze
ń
w przekroju rzeki. Odległo
ść
całkowitego wymieszania mo
Ŝ
na obliczy
ć
z równania Fischera:
gdzie:
L
m
- odległo
ść
od punktu odprowadzenia do przekroju całkowitego wymieszania [m],
V
p
-
ś
rednia pr
ę
dko
ść
przepływu rzeki [m/s],
s
- hipotetyczna szeroko
ść
koryta rzeki przy zało
Ŝ
eniu,
Ŝ
e punkt zrzutu
ś
cieków znajduje
si
ę
w osi koryta [m],
D
hp
- współczynnik dyspersji poprzecznej [m
2
/s].
Warto
ść
współczynnika dyspersji poprzecznej (
D
hp
) dla rzek wolno płyn
ą
cych mo
Ŝ
na osza-cowa
ć
z
równania:
gdzie:
H
- jest
ś
redni
ą
gł
ę
boko
ś
ci
ą
koryta rzeki [m].
W punkcie całkowitego wymieszania st
ęŜ
enie zanieczyszcze
ń
w mieszaninie (
C
o
) opisane jest
równaniem:
gdzie:
Q
r
- nat
ęŜ
enie przepływu wody w rzece [m
3
/h],
C
r
- st
ęŜ
enie zanieczyszczenia w wodzie rzecznej powy
Ŝ
ej punktu zrzutu
ś
cieków [g/m
3
],
q
s
- nat
ęŜ
enie dopływu
ś
cieków [m
3
/h],
C
s
- st
ęŜ
enie zanieczyszczenia w
ś
ciekach [g/m
3
].
3. Karta pomiarowa
Kart
ą
pomiarow
ą
jest zał. 1. do sprawozdania.
4. Przeliczenia
Wszelkie konieczne przeliczenia zostały wykonane przy pomocy funkcji programu Microsoft
Excel.
5. Wyniki analiz
Wyniki analiz umieszczone s
ą
w zał
ą
czniku 2.
6. Wnioski
St
ęŜ
enia zanieczyszcze
ń
doprowadzane w
ś
ciekach do rzeki nie s
ą
znaczne i nie stanowi
ą
zagro
Ŝ
enia dla
ś
rodowiska. Całkowite wymieszanie
ś
cieków z wod
ą
nast
ę
puje dosy
ć
szybko (po 2,18
km). St
ęŜ
enia wi
ę
kszo
ś
ci wska
ź
ników zanieczyszcze
ń
nie przekraczaj
ą
norm zawartych w
rozporz
ą
dzeniu ministra
ś
rodowiska z dnia 8 lipca 2004 r. w sprawie warunków, jakie nale
Ŝ
y spełni
ć
przy wprowadzaniu
ś
cieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych
dla
ś
rodowiska wodnego wydanego (Dz. U. 2004, Nr 168, poz. 1763). na podstawie art. 45 ust. 1 pkt
1 i 3 ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. — Prawo wodne (Dz. U. Nr 115, poz. 1229, z pó
ź
niejszymi
zmianami. Jedynym wska
ź
nikiem zanieczyszcze
ń
odprowadzanych do rzeki jakie przekroczyły
zawarte w rozporz
ą
dzeniu normy jest st
ęŜ
enie siarczanów i to tylko dla norm dotycz
ą
cych
przetwórstwa zbó
Ŝ
i ziemniaków oraz destylacji alkoholu i produkcji win owocowych. Obecno
ść
chlorków oraz siarczanów oraz znikome ilo
ś
ci azotu mo
Ŝ
e wskazywa
ć
na przemysłowe pochodzenie
ś
cieków np. z przemysłu górniczego lub paliwowego.
Na podstawie zawartych w tabelach danych oraz dokonanych przez nas oblicze
ń
mo
Ŝ
emy
stwierdzi
ć
i
Ŝ
ś
cieki odprowadzane do rzeki nie pochodz
ą
z wcze
ś
niej wymienionych gał
ę
zi przemysłu,
oraz ich szkodliwo
ść
dla
ś
rodowiska naturalnego jest znikoma, o czym
ś
wiadczy niewielka rzeczywista
odległo
ść
, w jakiej nast
ą
pi całkowite wymieszanie doprowadzanych
ś
cieków z wodami odbiornika przy
bocznym wprowadzeniu
ś
cieków do rzeki(Lm) oraz tylko nieznaczny wzrost za punktem zrzutu
ś
cieków takich wska
ź
ników jak: BZT5 , chlorki, azot amonowy, azot azotanowy, azot całkowity.