Hydrologia i ochrona wód sprawozdanie 2

01.03.2013 r. Wrocław

Hydrologia i ochrona wód

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: Dr hab. inż. Katarzyna Majewska-Nowak

ĆWICZENIE 2: SYMULACJA PROFILU HYDROCHEMICZNEGO DLA ZMIENNYCH WARTOŚCI PRZEPŁYWU I STĘŻENIA

Imię i nazwisko:	Dawid Kaczmarczyk
Wydział:	Inżynierii Środowiska
Nr albumu:	191845
Termin zajęć: dzień tygodnia, godzina	Pt: 13:15-16:00

Cele ćwiczenia:

Zapoznanie się z pojęciami i definicjami: ładunek zanieczyszczenia i chłonności wody
Wyznaczenie maksymalnego sumarycznego ładunku zanieczyszczeń organicznych i mineralnych, jaki można wprowadzić do rzeki tak, aby nie została przekroczona wartość stężenia dopuszczalnego c_d tych zanieczyszczeń
Należy również określić chłonność węzłów na zanieczyszczenia organiczne oraz mineralne, a także ocenić wpływ wprowadzenia zanieczyszczeń w węźle 1 na niżej położone przekroje
Wykreślić sporządzone prze program komputerowy: wykresy

I. Wstęp teoretyczny:

Ładunek zanieczyszczeń Ł:

Ilość (masa) zanieczyszczeń dopływających do odbiornika (oczyszczalni) w jednostce czasu:

Ł = Q x C [m³/s x g/m³ = g/s]

gdzie:

Q – natężenie przepływu [m³/s]

C – stężenie zanieczyszczenia [g/m³]

Chłonność na zanieczyszczenia Ł_{max :}

maksymalny ładunek zanieczyszczeń, jaki można wprowadzić w danym przekroju (węźle) rzeki, by nie pogorszyć aktualnej klasy rzeki:

Ł_max = Q_rz x C_d – Q_rz x C_rz

_gdzie:

Q_rz – natężenie przepływu rzeki :

małe rzeki – około 1 [m³/s]

duże rzeki – 40-70 [m³/s]

C_d – dopuszczalne stężenie danego wskaźnika zanieczyszczania dla danej klasy czystości wód, [g/m³]

C_rz – stężenie danego wskaźnika zanieczyszczenia w rzece

II. Część doświadczalna:

Tabelaryczne zestawienie wyników:

TABELA 1: PARAMETRY POCZATKOWE

Przekrój	1	2	3
A	6,2	5,8	6,0
B	6,5	6,7	6,6
Q	70	73	78
Y	72	75	80
c_d	7,0

gdzie:

A – stężenie zanieczyszczeń na dopływie do węzła, g/m³

B – stężenie zanieczyszczeń na odpływie z węzła, g/m³

Q – natężenie przepływu zanieczyszczeń na dopływie do węzła, m³/s

Y – natężenie przepływu zanieczyszczeń na odpływie z węzła, m³/s

c_d – dopuszczalne stężenie zanieczyszczeń, g/m³

a) Chłonność węzłów na zanieczyszczenia mineralne i organiczne (bez zasilania).

Na podstawie powyższych danych uzyskano następujące wyniki:

Numer węzła	Chłonność [g/s]
1	36
2	22,5
3	32

Sumaryczny ładunek zanieczyszczeń: 90,5 g/s

b) Wpływ wprowadzenia do węzła nr 1 ładunku zanieczyszczeń równego jego chłonności (36 g/s) na węzły umieszczone poniżej (z zasilaniem).

Zanieczyszczenia mineralne.

Przekrój	Stężenie zanieczyszczeń
	Węzeł A
	Stężenie A
1	6,2
2	5,8
3	6,0

Zanieczyszczenia organiczne.

Przekrój	Stężenie zanieczyszczeń
	Węzeł A
	Stężenie A
1	6,2
2	5,8
3	6,0

Wprowadzenie zakładanego ładunku spowodowało przekroczenie wartości stężenia dopuszczalnego c_d w pozostałych węzłach.

c) Maksymalny sumaryczny ładunek zanieczyszczeń mineralnych i organicznych, jaki można wprowadzić do wszystkich przekrojów tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnego stężenia zanieczyszczeń c_d.

Zanieczyszczenia mineralne.

Przekrój	1	2	3
Ładunek [g/s]	16	5	5
Węzeł A	6,2	6,02	6,27
Węzeł B	6,72	6,98	6,92

Sumaryczny ładunek zanieczyszczeń mineralnych: 36 g/s

Zanieczyszczenia organiczne.

Przekrój	1	2	3
Ładunek [g/s]	17	5	5
Węzeł A	6,2	6,01	6,24
Węzeł B	6,74	6,97	6,90

Sumaryczny ładunek zanieczyszczeń organicznych: 37 g/s

WYKRES 1: Chłonność węzłów na zanieczyszczenia mineralne i organiczne (bez zasilania)

WYKRES 2.1: Wpływ wprowadzenia do węzła nr 1 ładunku zanieczyszczeń równego jego chłonności (36 g/s) na węzły umieszczone poniżej – zanieczyszczenia mineralne

WYKRES 2.2: Wpływ wprowadzenia do węzła nr 1 ładunku zanieczyszczeń równego jego chłonności (36 g/s) na węzły umieszczone poniżej – zanieczyszczenia organiczne

WYKRES 3.1: Maksymalny sumaryczny ładunek zanieczyszczeń mineralnych i organicznych, jaki można wprowadzić do wszystkich przekrojów tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnego stężenia zanieczyszczeń c_d –zanieczyszczenia mineralne

WYKRES 3.2: Maksymalny sumaryczny ładunek zanieczyszczeń mineralnych i organicznych, jaki można wprowadzić do wszystkich przekrojów tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnego stężenia zanieczyszczeń c_d –zanieczyszczenia organiczne

III. Wnioski:

Ładunek zanieczyszczeń – jest to Ilość (masa) zanieczyszczeń dopływających do odbiornika (oczyszczalni) w jednostce czasu
Chłonność na zanieczyszczenia Ł_max – jest to maksymalny ładunek zanieczyszczeń, jaki można wprowadzić w danym przekroju (węźle) rzeki, by nie pogorszyć aktualnej klasy rzeki

Rodzaj zanieczyszczeń nie ma żadnego wpływu na chłonność węzłów oraz maksymalny ładunek zanieczyszczeń; chłonność jest taka sama dla substancji organicznych i mineralnych Ł_max=36 g/s
Wprowadzając ładunek zanieczyszczeń równy chłonności pojedynczego węzła, możemy doprowadzić do przekroczenia dopuszczalnych stężeń zanieczyszczeń, jednakże w przypadku zanieczyszczeń organicznych przekroczenia te są mniejsze niż przekroczenia zanieczyszczeń mineralnych
W przypadku wartości ładunków sumarycznych zauważamy większy ładunek dla zanieczyszczeń organicznych niż mineralnych, co oznacza, że do odbiornika możemy wprowadzić większą ilość tych zanieczyszczeń nie przekraczając wartości stężenia dopuszczalnego. Jest to wynikiem biochemicznego rozkładu cząstek organicznych przy udziale mikroorganizmów znajdujących się w odbiorniku zanieczyszczeń (mikroflora odbiornika). Zanieczyszczenia mineralne z kolei podlegają procesom sedymentacji, adsorpcji i rozcieńczania, które pozwalają na ciągłe wprowadzanie tych zanieczyszczeń do odbiornika, jednakże procesy te charakteryzują się mniejszą skutecznością usuwania cząstek mineralnych niż procesy rozkładu cząstek biodegradowalnych i to właśnie ogranicza ilość wprowadzanych do odbiornika zanieczyszczeń mineralnych
Maksymalny sumaryczny ładunek zanieczyszczeń mineralnych, jaki można wprowadzić do wszystkich przekrojów tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnego stężenia zanieczyszczeń c_d wynosi 36 g/s
Maksymalny sumaryczny ładunek zanieczyszczeń organicznych, jaki można wprowadzić do wszystkich przekrojów tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnego stężenia zanieczyszczeń c_d wynosi 37 g/s