Раздел 2. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения. Химическое загрязнение – изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания неорганических и органических вредных примесей. Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими и радиоактивными примесями. Биологическое загрязнение заключается в изменении свойств водной среды в результате увеличения количества не свойственных ей видов микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, простейшие, черви), привнесенных извне.
При загрязнении водоемов сточными водами происходит резкое уменьшение количества кислорода в воде. Поглощение кислорода может происходить в результате его взаимодействия с восстановителями или при биологическом распаде содержащихся в сточных водах органических веществ. Последний представляет собой относительно медленный процесс, постоянно истощающий запасы растворенного кислорода в реке по мере ее течения вниз. Запасы растворенного кислорода восстанавливаются в результате реаэрации на поверхности из атмосферы и фотосинтезирующей деятельности зеленых растений. Максимальный кислородный дефицит зависит от соотношения биологического использования кислорода и реаэрации.
Реаэрация из атмосферы – главный источник поступления кислорода в реку, кроме того, растворенный кислород могут содержать сбрасываемые в реку дождевые воды.
Суммарный эффект потребления кислорода и реаэрации математически описывается уравнением дефицита кислорода D
,
где D0 – дефицит растворенного кислорода в начальный момент времени у места выпуска сточных вод (t=0), мг/дм3;
Z0 – БПКполн в водоеме до спуска сточных вод, мг/дм3;
k2 – константа скорости реаэрации кислорода, сут-1;
k1 – константа скорости потребления кислорода, сут-1;
t – время, в течение которого происходит потребление и Реаэрация кислорода, сут.
Из этого уравнения можно получить выражение для критического времени tс, сут, необходимого для достижения минимального содержания растворенного кислорода
Для проведения расчетов по этим формулам необходимо определить константы k1 и k2. Константу скорости потребления кислорода k1 вычисляют на основании результатов лабораторных анализов на БПК. В зависимости от вида сточных вод и степени их очистки перед выпуском значение k1 может находится в пределах 0,05-0,2, обычно общепринятой является величина k1=0,1.
Хотя кислородный дефицит регулирует скорость реаэрации, действительное количество поступающего кислорода зависит от физических и гидрологических характеристик речного потока, температуры, глубины воды, площади поверхности и др. факторов. Для определения константы скорости реаэрации k2 были выведены некоторые соотношения в зависимости от глубины воды в реке и скорости течения
,
где V – средняя скорость течения, м/с;
H – средняя глубина потока, м;
C, n, m – константы.
Приведенные математические уравнения являются приближенными. Более точное значение концентрации растворенного кислорода необходимо проверять путем прямых замеров в полевых условиях. После определения ассимилирующей способности реки могут быть предсказаны параметры ее состояния в зависимости от нагрузок по сточным водам в различных гидрологических условиях.