а) для напорных сосредоточенных и рассеиваюпдих выпусков в проточные озера и водохранилища;

б) при абсолютных скоростях истечений струй т(с;

в) при относительной глубине места расположения выпуска H/do 30, где do - диаметр выпускного отверстия, м.

Наименьшее общее разбавление, наблюдающееся в районе выпуска сточных вод в озеро или в водохранилище (с учетом начального разбавления), определяется зависимостью

и=-Л(5,56/МоГ . (4.25)

где / - расстояние от выпуска до расчетного пункта, м;

А - параметр, определяющий изменение разбавления: при рассеивающем выпуске /4 = 0,74 ( 6+2,1)-° (Ь - расстояние между оголовками рассеивающего выпуска); при сосредоточенном выпуске Л = 1;

р-параметр, зависящий от степени проточности водоема и нагрузки сточных вод на него;

S - параметр, зависящий от глубины водоема.

Значение параметра р для случая, когда скорость течения воды в водоеме определяется стоком, находится по формуле

0,000015рз + Гсг+К

где «о- суммарная площадь выпускных отверстий, м; IFcT - годовой объем сбрасываемых сточных вод, м; - период обмена воды в водоеме, годы;

здесь - полная емкость водоема, м;

М - средний многолетний объем годового стока, м.

Если известны расчетная скорость потока Vb и скорость истечения струи из выпуска Vq, то значения р вычисляются из зависимости

0,000015+ г;в/Уо*

При значениях Vs/vq >> 0,001 параметр р принимается равным 1, Параметр s рассчитывается по формуле

8.=.0,875 + 0,001Яср/</о.

где - средняя глубина водоема в месте выпуска, м;

йо-диаметр выпускного отверстия, м.

Параметр s всегда меньше единицы или равен ей, если же по расчету его значение получается большим, то его принимают равным единице.

Для создания наилучших условий разбавления при конструировании выпуска надлежит учитывать следующие положения:

а) расположение выпуска должно быть в области устойчивых течений; не рекомендуется устраивать выпускное сооружение в небольших заливах, затонах и районах устойчивых циркуляционных течений;

б) для создания наилучших условий подхода окружающей жидкости к выходящим из оголовков струям выпускные отверстия должны быть расположены над дном водоема на высоте h Sd, но не менее 1 м;

в) направление выпуска сточных вод в плане должно соответствовать направлению наиболее устойчивых течений;

г) ось выходящей из выпуска струи должна направляться под углом к горизонту, определяемым расчетом в зависимости от относительной глубины Hldo и отношения скоростей vJvo\

д) оголовки рассеивающего выпуска должны располагаться друг от друга на расстоянии ЬНср.

Порядок расчета разбавления при выпуске сточных вод в озера и водохранилища следующий:

а) исходя из расчетного расхода сточных вод, устанавливают площадь сечения сосредоточенного выпуска или суммарную площадь отверстий рассеивающего выпуска; выбор скорости истечения производится, как указано выше;

б) устанавливают диаметры выпускных отверстий;

в) для рассеивающего выпуска определяют расстояние между оголовками;

г) последовательно рассчитывают параметры: р по формуле (4.26), S и Л;

д) находят разбавление по формуле (4.25).

Эффект смешения значительно повышается при использовании специальных рассеивающих выпусков и предварительном разбавлении сточных вод речной водой путем ее подачи из реки или из водохранилища насосами в береговую камеру выпуска.

Потребление и растворение кислорода в воде водоема. Для того чтобы процесс самоочищения протекал нормально, необходимо обеспечить определенные условия, основным из которых является наличие в водоеме после спуска в него сточных вод запаса растворенного кислорода.

В водоеме одновременно происходит, с одной стороны, потребление кислорода на минерализацию органических веществ, а с другой - пополнение его за счет растворения кислорода, поступающего с поверхности водного зеркала, т. е. так называемая реаэрация.

Процесс потребления кислорода, как указывалось ранее, определяется уравнением (4.7) или формулой

Процесс реаэрации определяется формулой (4.12) или

Здесь La - БПКполн в начальный момент процесса потребления кислорода, мг/л;

Lt - БПКполн по прошествии времени t, мг/л;

Da - дефицит растворенного кислорода в начальный момент у места выпуска сточных вод, мг/л;

Dt-дефицит растворенного кислорода по прошествии времени t, мг/л;

- константа скорости потребления кислорода (ВПК) при данной температуре воды; 2-константа реаэрации кислорода при данной температуре воды;

t - время, в течение которого идут потребление и реаэрация кислорода, сутки.

При одновременном действии обоих процессов во взаимно противоположном направлении (один уменьшает количество растворенного кис-рода, а другой увеличивает его до степени насыщения) окончательная скорость изменения дефицита кислорода может быть выражена уравнением баланса кислорода

(4.27)

после интегрирования которого получим уравнение дефицита кислорода (Стриттера - Фельпса) по прошествии времени t:

kz - ki

(4.28)

На рис. 4.5 показана схема изменения кислородного баланса при одновременном протекании процессов потребления и растворения кислорода. Как видно из рисунка, общее содержание растворенного кислорода сначала падает до известного минимума (пункт наибольшего загрязнения), а затем, примерно с четвертого дня, начинает возрастать. Место наименьшего содержания кислорода на кривой 3 носит название кислородного прогиба (критическая точка).

2 3 S е 7 врет 6 сутках

Рис. 4.5. Схема изменения кислородного баланса / -~ степень потребления кислорода без ре-аэрацин по уравнению (4.7), 2 - процесс реаэрации по уравнению (4.12); 3 - то ж>, по уравнению (4 28): /4 - критическая точка максимального дефицита кислорода; Б - точка максимальной скорости восстановления кислорода

г h 6 в

время бсутлах

Рис. 4.6. Влияние температуры на изменение содержания растворенного кислорода

7 - при температуре 5° С; 2-то же, 10° С; 3 - то же. 20° С; 4 ~ то же, 30° О

Если в приведенном уравнении все величины, кроме 2, известны, т. е. если замерены значения Lc, Da и Dt и принята величина ku то можно определить значение k. Во многих случаях при 7=20° С /гг-0,2, т. е. вдвое больше константы k\. На неглубоких участках реки при наличии быстрого течения и других условий, способствующих хорошему перемешиванию, значение 2 может быть значительно (иногда в 10 раз) больше величины k\.

По имеющимся исследованиям можно принимать следующие значения k.

для водохранилищ и слабопроточных водоемов

» рек с малой скоростью течения (<0,5 м/с)

» » » большой скоростью течения

(>0,5м/с) . . . ,........, ,

для малых рек . ,..........

Однако если на дне реки скапливается много ила, то на его окисление будет затрачиваться большое количество кислорода, что не может быть учтено ни при определении дефицита кислорода, ни при определении БПК. Найденное при таких условиях значение константы растворения 2 будет неправильным и ниже действительного значения.

Время /кр, соответствующее минимуму содержания кислорода, может быть определено из уравнения (4.28) приравниванием нулю первой производной этого уравнения по t\

a(*2-Al)

0,05-0,15 0,2-0,25

0,3-0,8 0,5-0,8

(4.29)