Instrukcja wykonania

ãwiczenia nr 4

"Bilans ùadunków zanieczyszczeñ

w wodach powierzchniowych"

Cel ãwiczenia

Celem

ãwiczenia jest okreœlenie ùadunków zanieczyszczeñ wprowadzonych ze œciekami do

rzeki na odcinku pomi

êdzy dwoma przekrojami kontroln

ymi. Dysponuj

¹c informacjami o j

a-

ko

œci wody w ustalonych przekrojach pomiarowych oraz o charakterze samego odbiornika

nale

¿y oszacowaã ùadunki zanieczyszczeñ wprowadzonych do odbiornika wraz ze œciekami

oraz ustali

ã ich stê¿enia.

Metodyka obliczeñ

Og

ól

ny

ùadunek analizowanego skùadnika, przepùywaj¹cego przez badany odcinek rzeki, st

a-

nowi sum

ê ùadunków zawartych: w pùyn¹cej wodzie rzecznej (na pocz¹tku badanego odci

n-

ka), dop

ùywaj¹cych z wodami podziemnymi oraz zawartych w dopùywaj¹cych œciekach. £

a-

dunek ten mo

¿na obliczyã jako:

gdzie:

£

C

- ca

ùkowity ùadunek analizowanego skùadnika na koñcu badanego odcinka rzeki [g/h],

Q

r

- nat

ê¿enie przepùywu wody w rzece na pocz¹tku badanego odci

nka [m

3

/h],

C

r

- st

ê¿enie analizowanego skùadnika w wodzie rzecznej

na pocz

¹tku badanego odci

nka

[g/m

3

],

L

- d

ùugoœã badanego odcinka rzeki [km],

q

g

- jednostkowe nat

ê¿enie dopùywu wód gruntowych do koryta rzeki [m

3

/km/h],

C

g

- st

ê¿enie analizowanego skùadnika w wodach gruntowych [g/m

3

].

q

s

- nat

ê¿enie dopù

ywu

œcieków [m

3

/h],

C

s

- st

ê¿enie analizowanego skùadnika w œciekach [g/m

3

].

Powy

¿szy bilans dotyczy gùównie skùadników mineralnych, które w niewielkim stopniu ul

egaj

¹

przemianom fizykochemicznym i biologicznym w

œrodowisku wodnym. W przypadku zwi¹

z-

k

ó

w organicznych (reprezentowanych przez wska

ênik BZT

5

) nale

¿y uwzglêdniã ich rozkùad

biologiczny. Szybko

œã procesu biodegradacji zanieczyszczeñ organicznych jest najczêœciej

zbli

¿ona do reakcji pierwszego rzêdu. Zakùadaj¹c idealny przepùyw tùokowy (peùne wy

mie-

szanie w przekroju poprzecznym koryta rzeki i brak mieszania osiowego), wielko

œã wskaên

i-

ka BZT

5

w rzece, w odniesieniu do punktu pocz

¹tkowego mo¿na obliczyã z nastêpuj¹cego

r

ównania:

gdzie:

C

w

BZT

- warto

œã wskaênika BZT

5

w punkcie pocz

¹tkowym [gO

2

/m

3

],

C

BZT

- warto

œã wskaênika BZT

5

w punkcie ko

ñcowym [gO

2

/m

3

],

k

B

- sta

ùa szybkoœci biodegradacji [d

-1

],

T

H

- hydrauliczny czas przep

ùywu od punktu pocz¹tkowego do punktu koñcowego [d].

s

s

g

g

r

r

C

C

q

C

q

L

C

Q

£















)

exp(

H

B

w

BZT

BZT

T

k

C

C









id16792734 pdfMachine by Broadgun Software - a great PDF writer! - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com http://www.broadgun.com

Ãwiczenie 4

- "Bilans

ùad

unk

ów zanieczyszczeñ w wodach powierzchniowych"

2

Wp

ùyw temperatury na wartoœã wspóùczynnika staùej szybk

o

œci biodegradacji zwi¹zków o

r-

ganicznych opisana jest r

ównaniem:

gdzie:

k

20

B

- sta

ùa szybkoœci biodegradacji odniesiona do temperatury 20 º

C [d

-1

].

Úcieki wprowadzane do rzeki s¹ stopniowo mieszane z caù¹ objêtoœci¹ wody rzecznej. Po

d-

stawowa informacja o tym procesie dotyczy ustalenia odleg

ùoœci, w jakiej nast¹pi caùkowite

wymieszanie (pe

ùne uœrednienie skùadu rzeki w przekroju poprzecznym). Odlegùoœã ta jest

uwarunkowana takimi czynnikami, jak: meandry rzeki, jej g

ùêbokoœã, szybkoœã przepùywu,

miejsce odprowadzenia zanieczyszcze

ñ w przekroju rzeki. Odlegùoœã caùkowitego wymi

e-

szania mo

¿na obliczyã z równania F

ischera:

gdzie:

L

m

- odleg

ùoœã od punktu odprowadzenia do przekroju caùkowitego wymieszania [m],

V

p

-

œrednia prêdkoœã przepùywu rze

ki [m/s],

s

- hipotetyczna szeroko

œã koryta rzeki przy zaùo¿eniu, ¿e punkt zrzutu œcieków znajduje

si

ê w osi koryta [m],

D

hp

- wsp

óùczynnik dyspersji poprzecznej [m

2

/s].

Warto

œã wspóùczynnika dyspersji poprzecznej (

D

hp

) dla rzek wolno p

ùyn¹cy

ch mo

¿na osz

a-

cowa

ã z równ

ania:

gdzie:

H

- jest

œredni¹ gùêbokoœci¹ koryta rzeki [m].

W punkcie ca

ùkowitego wymieszania stê¿enie zanieczyszczeñ w mie

szaninie (

C

o

) opisane

jest r

ównaniem:

gdzie:

Q

r

- nat

ê¿enie przepùywu wody w rzece [m

3

/h],

C

r

- st

ê¿enie zanieczyszczenia w wodzie rzecznej powy¿ej punktu zrzutu œcieków [g/m

3

],

q

s

- nat

ê¿enie dopùywu œcieków [m

3

/h],

C

s

- st

ê¿enie zanieczyszczenia w œciekach [g/m

3

].

Sposób wykonania ãwiczenia

Korzystaj

¹c ze schematu pogl¹dowego fragmentu b

iegu rzeki z zaznaczonymi przekrojami

kontrolnymi i punktem zrzutu

œcieków (rysunek 1) oraz danych wyjœciowych przekazanych

przez prowadz

¹cego ãwiczenia (tabela 1), nale¿y k

olejno obliczy

ã:

 ùadunki zanieczyszczeñ w przekroju pomiarowym "A" i "B",



wielko

ϋ

dop

ùywu wód gruntowych i zawartych w nich ùadunków zanieczyszczeñ do rzeki

na odcinku L

1

i L

2

(uwaga - w dalszych obliczeniach za

ùo¿yã, ¿e caùy ùadunek zanie

-

hp

p

m

D

s

V

L

2

03

.

0







p

hp

V

H

D







2

.

0

s

r

s

s

r

r

o

q

Q

C

q

C

Q

C











)

20

(

20

056

.

1







t

B

B

k

k

Ãwiczenie 4

- "Bilans

ùad

unk

ów zanieczyszczeñ w wodach powierzchniowych"

3

czyszcze

ñ zawarty w wodach gruntowych jest w prowadzany do rzeki na koñcu analiz

o-

wanego odcinka L

1

i L

2

),

 ùadunek BZT

5

tu

¿ przed punktem zrzutu œcieków na podstawie ùadunku BZT

5

w punkcie

"A", czasu przep

ùywu wody na odcinku L

1

, znanej warto

œci wspóùczynnika biodegradacji

k

B

oraz

ùadunku BZT

5

w wodach gruntowych wprowadzonych do rzeki na odcinku L

1

,

 ùadunki pozostaùych zanieczyszczeñ tu¿ przed punktem zrzutu œcieków na podstawie ù

a-

dunk

ów w punkcie "A" oraz ùadunków zanieczyszczeñ w wodach gruntowych wprowadz

o-

nych do rzeki na odcinku L

1

,

 ùadunek BZT

5

tu

¿ za punktem zrzutu œcieków na podstawie ùadunku

BZT

5

w punkcie "B",

czasu przep

ùywu wody na odcinku L

2

-L

1

, znanej warto

œci wspóùczynnika biodegr

adacji

k

B

oraz

ùadunku BZT

5

w wodach gruntowych wprowadzonych do rzeki na odcinku L

2

-L

1

,

Tabela 1. Dane wyjœciowe do obliczeñ.

Parametr

Jedn.

Wartoϋ

Przekrój kontrolny "A"

Przep

ùyw wody w rzece

m

3

/h

St

ê¿enie zanieczyszczeñ w rzece:

- BZT

5

gO

2

/m

3

- chlorki

g/m

3

- siarczany

g/m

3

- azot amonowy

gN/m

3

- azot azotanowy

gN/m

3

- azot ca

ùkowity

gN/m

3

Przekrój kontrolny "B"

St

ê¿enie za

nieczyszcze

ñ w rzece:

- BZT

5

gO

2

/m

3

- chlorki

g/m

3

- siarczany

g/m

3

- azot amonowy

gN/m

3

- azot azotanowy

gN/m

3

- azot ca

ùkowity

gN/m

3

Dane dodatkowe

Jednostkowe nat

ê¿enie dopùywu wód gruntowych

m

3

/km/h

St

ê¿enie zanieczyszczeñ w

wodach gruntowych:

- BZT

5

gO

2

/m

3

- chlorki

g/m

3

- siarczany

g/m

3

- azot amonowy

gN/m

3

- azot azotanowy

gN/m

3

- azot ca

ùkowity

gN/m

3

D

ùugoœã odcinka L1

km

D

ùugoœã odcinka L2

km

Úrednia szybkoœã przepùywu wody w rzece

m/s

Úrednia

szeroko

ϋ koryta rzeki

m/s

Úrednia gùêbokoœã koryta rzeki

m

Temperatura obliczeniowa

ºC

Sta

ùa szybkoœci biodegradacji w temp. 20 ºC (k

20

B)

1/d

Ilo

œã dopùywaj¹cych œcieków

m

3

/h

Ãwiczenie 4

- "Bilans

ùad

unk

ów zanieczyszczeñ w wodach powierzchniowych"

4

 ùadunki pozostaùych zanieczyszczeñ tu¿ za punktem zrzutu œcieków na

podstawie

ùadun

-

k

ów w punkcie "B" oraz ùadunków zanieczyszczeñ w wodach gruntowych wprowadz

onych

do rzeki na odcinku L

2

-L

1

,

 ùadunki zanieczyszczeñ w œciekach (jako ró¿nica ùadunków tu¿ za i tu¿ przed punktem

zrzutu

œcieków) oraz stê¿enia poszczególnych ws

ka

êników zanieczyszczeñ,



rzeczywist

¹ odlegùoœã, w jakiej nast¹pi caùkowite wymieszanie doprowadzanych œcieków z

wodami odbiornika przy bocznym wprowadzeniu

œcieków do rzeki.

Rys. 1. Pogl¹dowy schemat fragmentu biegu rzeki z zaznaczonymi przekrojami

kontrolnymi i punktem zrzutu œcieków.

Sposób prezentacji wyników

Wyniki oblicze

ñ nale¿y zestawiã w tabeli nr 2 i 3 (wzór tabel na koñcu instrukcji) i na ich po

d-

stawie ustali

ã miêdzy innymi:



jaki jest prawdopodobnie charakter doprowadzanych

œcieków,



czy

œcieki wprowadzane do rzeki odpowiadaj¹ wymaganym normatywom,



jakie rodzaje zanieczyszcze

ñ i w jakim stopniu nale¿y usun¹ã z doprowadzanych œci

ek

ów

aby spe

ùniaùy one dopuszczalne normy jakoœciowe,



czy w przekroju pomiarowym "B" nast

¹pi caùkowicie w

ymieszane

œcieków z wod¹ odbio

r-

nika.

Literatura do ãwiczenia



Adamski W.: "Modelowanie system

ów oczyszczania wód", Wydawnictwo Naukowe PWN,

Warszawa 2002.



Cebula J., G

órka P., Barbusiñski K., Koœcielniak H., Ksiê¿yk

-Sikora A.: "Wybrane zagad-

nienia z ochrony

œrodowiska", Wydawnictwo Politechniki Úl¹skiej, Gliwice 2003.



Rozporz

¹dzenie Ministra Úrodowiska

z dn. 24.07.2006 w sprawie warunk

ów, jakie nale¿y

spe

ùniã przy wprowadzaniu œcieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji

szczeg

ó

lnie szkodliwych dla

œrodowiska wodnego (Dz.U. 2006, Nr 137, poz. 984)

.

A

B

Punkt zrzutu

œcieków

Przekrój

pomiarowy

Przekrój

pomiarowy

L

1

L

2

Ãwiczenie 4

- "Bilans

ùad

unk

ów zanieczyszczeñ w wodach powierzchniowych"

5

Tabela 2. Zestawienie wyników obliczeñ bilansu zanieczyszczeñ w rzece.

Parametr

Jedn.

Wartoϋ

Charakterystyka rzeki w przekroju "A"

£adunki zanieczyszczeñ:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Charakterystyka wód gruntowych na odcinku L

1

Ca

ùkowity dopùyw wód gruntowych na odcinku L

1

m

3

/h

£adunki zanieczyszczeñ w wodach gruntowych:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Charakterystyka rzeki tu¿ przed zrzutem œcieków

Przep

ùyw caùkowity

m

3

/h

Czas przep

ùywu wody na odcinku L

1

d

Sta

ùa szybkoœci biodegradacji w temp. obliczeniowej (k

B

)

1/d

£adunki zanieczyszczeñ:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Charakterystyka wód gruntowych na odcinku (L

2

-L

1

)

Ca

ùkowity dopùyw wód gruntowych na odcinku (L

2

-L

1

)

m

3

/h

£adunki zanieczyszczeñ w wodach gruntowych:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Charakterystyka rzeki w przekroju "B"

Przep

ùyw caùkowity

m

3

/h

£adunki zanieczyszczeñ:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Charakterystyka rzeki tu¿ za zrzutem œcieków

Przep

ùyw caùkowity

m

3

/h

Czas przep

ùywu wody na odcinku L

2

-L

1

d

£adunki zanieczyszczeñ:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

Ãwiczenie 4

- "Bilans

ùad

unk

ów zanieczyszczeñ w wodach powierzchniowych"

6

Tabela 3. Zestawienie ùadunków i stê¿eñ zanieczyszczeñ w œciekach oraz

warunków ich wymieszania z wodami odbiornika.

Parametr

Jedn.

Wartoϋ

Charakterystyka œcieków

£adunki zanieczyszczeñ w œciekach:

- BZT

5

kgO

2

/h

- chlorki

kg/h

- siarczany

kg/h

- azot ca

ùkowity

kgN/h

St

ê¿enia zanieczyszczeñ w œciekach

:

- BZT

5

gO

2

/m

3

- chlorki

g/m

3

- siarczany

g/m

3

- azot ca

ùkowity

g/m

3

Wsp

óùczynnik dyspersji poprzecznej

m

2

/d

Odleg

ùoœã caùkowitego wymieszania œcieków w odbiorniku

km