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

ż

y oszacowa

ć

ładunki zanieczyszcze

ń

wprowadzonych do odbiornika wraz ze

ś

ciekami oraz ustali

ć

ich st

ęż

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

ż

na obliczy

ć

jako:

gdzie:

Ł

C

- całkowity ładunek analizowanego składnika na ko

ń

cu badanego odcinka rzeki [g/h],

Q

r

- nat

ęż

enie przepływu wody w rzece na pocz

ą

tku badanego odcinka [m

3

/h],

C

r

- st

ęż

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

ęż

enie dopływu wód gruntowych do koryta rzeki [m

3

/km/h],

C

g

- st

ęż

enie analizowanego składnika w wodach gruntowych [g/m

3

].

q

s

- nat

ęż

enie dopływu

ś

cieków [m

3

/h],

C

s

- st

ęż

enie analizowanego składnika w

ś

ciekach [g/m

3

].

Powy

ż

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

ż

y uwzgl

ę

dni

ć

ich rozkład biologiczny.

Szybko

ść

procesu biodegradacji zanieczyszcze

ń

organicznych jest najcz

ęś

ciej zbli

ż

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

ż

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

ż

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

ż

eniu,

ż

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

ż

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

ęż

enie zanieczyszcze

ń

w mieszaninie (

C

o

) opisane jest

równaniem:

gdzie:

Q

r

- nat

ęż

enie przepływu wody w rzece [m

3

/h],

C

r

- st

ęż

enie zanieczyszczenia w wodzie rzecznej powy

ż

ej punktu zrzutu

ś

cieków [g/m

3

],

q

s

- nat

ęż

enie dopływu

ś

cieków [m

3

/h],

C

s

- st

ęż

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

ęż

enia zanieczyszcze

ń

doprowadzane w

ś

ciekach do rzeki nie s

ą

znaczne i nie stanowi

ą

zagro

ż

enia dla

ś

rodowiska. Całkowite wymieszanie

ś

cieków z wod

ą

nast

ę

puje dosy

ć

szybko (po 2,18

km). St

ęż

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

ż

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

ęż

enie siarczanów i to tylko dla norm dotycz

ą

cych

przetwórstwa zbó

ż

i ziemniaków oraz destylacji alkoholu i produkcji win owocowych. Obecno

ść

chlorków oraz siarczanów oraz znikome ilo

ś

ci azotu mo

ż

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

ż

emy

stwierdzi

ć

i

ż

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.