1. расход воды в реке составляет 200 м3/с. фоновое содержание взвешенных веществ – 12 мг/л. в реку сбрасывают 0,2 м3/с сточных вод. определить, какое количество взвешенных веществ могут содержать сточные воды, чтобы в створе полного смешения с ними речной воды содержание взвесей увеличилось на 0,25 мг/л (санитарная норма).
2. определить допустимое содержание и эффект очистки по вредным веществам, сбрасываемым в водоток со сточными нефтепромысла. река используется для хозяйственно-питьевых целей. расход реки q = 2,1 м3/с, расход сточных вод q = 0,0036 м3/с, коэффициент смешения y= 0,15. сточные воды нефтепромысла характеризуются содержанием, мг/л: нефти – 1900, хлоридов – 1350, сульфатов – 372. концентрации загрязнений в воде водотока до сброса в него сточных вод, мг/л: нефти – 0,02; хлоридов – 125; сульфатов – 76. предельнодопустимые концентрации загрязняющих веществ, мг/л: нефти – 0,1; хлоридов – 350; сульфатов – 500.

1. Расчет содержания взвешенных веществ в сточных водах:

Расход воды в реке составляет 200 м3/с, а фоновое содержание взвешенных веществ равно 12 мг/л. Расход сбрасываемых сточных вод составляет 0,2 м3/с.

Чтобы определить количество взвешенных веществ, которое могут содержать сточные воды, чтобы в створе полного смешения с речной водой содержание взвесей увеличилось на 0,25 мг/л, воспользуемся формулой:

?2 = ?2(?1 − ?0) / ?1 + ?2

где:
?2 - требуемое содержание взвешенных веществ в сточных водах после смешения, мг/л
?1 - фоновое содержание взвешенных веществ в речной воде, мг/л (12 мг/л)
?0 - текущее содержание взвешенных веществ в сточных водах, мг/л (неизвестно)
?1 - расход воды в реке, м3/с (200 м3/с)
?2 - расход сбрасываемых сточных вод, м3/с (0,2 м3/с)

Подставляем известные значения:

?2 = 0,2(12 − ?0) / (200 + 0,2)
0,25 = 0,2(12 − ?0) / 200,2

Решаем уравнение относительно ?0:

0,25 × 200,2 = 0,2 × (12 − ?0)
50,05 = 2,4 − 0,2?0
0,2?0 = 2,4 − 50,05
0,2?0 = -47,65
?0 = -47,65 / 0,2
?0 = -238,25 мг/л

Ответ: Сточные воды должны содержать -238,25 мг/л взвешенных веществ для достижения требуемого увеличения содержания в створе полного смешения с речной водой.

2. Расчет допустимого содержания и эффекта очистки по вредным веществам:

Река используется для хозяйственно-питьевых целей. Расход реки (q) составляет 2,1 м3/с, расход сточных вод (q) составляет 0,0036 м3/с, а коэффициент смешения (y) равен 0,15.

Для определения допустимого содержания вредных веществ в сточных водах воспользуемся формулой:

?′2 = ?1?1 + ?2?2 / ?1 + ?2

где:
?′2 - допустимое содержание вредных веществ в сточных водах, мг/л (загрязнение после смешения)
?1 - концентрация загрязняющих веществ в воде водотока до сброса, мг/л (нефть – 0,02; хлориды – 125; сульфаты – 76)
?2 - содержание вредных веществ в сточных водах, мг/л (неизвестно)
?1 - расход воды в реке, м3/с (2,1 м3/с)
?2 - расход сточных вод, м3/с (0,0036 м3/с)

Для каждого вида загрязнения будем считать отдельно.

а) Нефть:
?′2(нефть) = (2,1 × 0,02) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Допустимое содержание нефти ограничено 0,1 мг/л, поэтому:

0,1 = (2,1 × 0,02) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Решаем уравнение относительно ?2:

0,1 × (2,1 + 0,0036) = 0,042 + 0,0036?2
0,22 = 0,042 + 0,0036?2
0,0036?2 = 0,22 - 0,042
0,0036?2 = 0,178
?2 = 0,178 / 0,0036
?2 = 49,44 мг/л

Ответ: Допустимое содержание нефти в сточных водах составляет 49,44 мг/л.

б) Хлориды:
?′2(хлориды) = (2,1 × 125) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Допустимое содержание хлоридов ограничено 350 мг/л, поэтому:

350 = (2,1 × 125) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Решаем уравнение относительно ?2:

350 × (2,1 + 0,0036) = 2,1 × 125 + 0,0036?2
735 = 262,5 + 0,0036?2
0,0036?2 = 735 - 262,5
0,0036?2 = 472,5
?2 = 472,5 / 0,0036
?2 = 131250 мг/л

Ответ: Допустимое содержание хлоридов в сточных водах составляет 131250 мг/л.

в) Сульфаты:
?′2(сульфаты) = (2,1 × 76) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Допустимое содержание сульфатов ограничено 500 мг/л, поэтому:

500 = (2,1 × 76) + (0,0036 × ?2) / 2,1 + 0,0036

Решаем уравнение относительно ?2:

500 × (2,1 + 0,0036) = 2,1 × 76 + 0,0036?2
1050 = 159,6 + 0,0036?2
0,0036?2 = 1050 - 159,6
0,0036?2 = 890,4
?2 = 890,4 / 0,0036
?2 = 247333,33 мг/л

Ответ: Допустимое содержание сульфатов в сточных водах составляет 247333,33 мг/л.

Чтобы определить эффект очистки по вредным веществам, вычислим разницу между текущим содержанием и допустимым содержанием:

а) Эффект очистки для нефти:
Эффект(нефть) = ?1(нефть) − ?′2(нефть) = 0,02 − 49,44 = -49,42 мг/л

б) Эффект очистки для хлоридов:
Эффект(хлориды) = ?1(хлориды) − ?′2(хлориды) = 125 − 131250 = -131125 мг/л

в) Эффект очистки для сульфатов:
Эффект(сульфаты) = ?1(сульфаты) − ?′2(сульфаты) = 76 − 247333,33 = -247257,33 мг/л

Ответ: Эффект очистки по вредным веществам для нефти составляет -49,42 мг/л, для хлоридов -131125 мг/л и для сульфатов -247257,33 мг/л.