На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаОхрана труда в пищевой промышленности → Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности

Кислородный режим водоема

Жизнедеятельность в водоемах поддерживается наличием в них растворенного кислорода и органических веществ. Вода водоемов в зависимости от количества органических загрязнений и температурного режима обычно содержит 8—14 мг/л кислорода. Уменьшение количества кислорода отрицательно сказывается на ходе биохимических процессов в водоеме.


Скорость биохимического потребления кислорода органическими веществами пропорциональна концентрации этих веществ в воде при постоянной температуре воды водоема, т. е. пропорциональна количеству кислорода, требующегося для биологического окисления этих веществ. Это указывает на уменьшение скорости окислительных процессов при отсутствии поступления в водоем новых загрязнений. Скорость потребления кислорода органическими веществами можно выразить уравнением


dXt/dt = K'1(L0-X0), (25)

где L0 — количество кислорода, необходимое для окисления всех органических загрязнений, находящихся в сточных водах;

Х0 — количество кислорода, необходимое на промежуток времени после начала процесса биохимического окисления;

К1' — константа скорости потребления кислорода (коэффициент пропорциональности). Интегрируя выражение (25), получим


- ln (La - Xt) = K'1t + С, (26)

При t = 0 значение Xt также равно нулю и постоянная С = lnLа. В результате преобразований получаем


ln(La- -Xt) = lnLa-K'1t, (27)

При условии k1 = K'1 lg е = 0,434K'1


Lt = La-Xt, (28)

где Lt — количество кислорода, необходимое для окисления органических загрязнений, оставшихся в сточных водах по истечении времени t от начала процесса.


Процесс биохимического потребления кислорода в этом случае характеризуется уравнениями


Lt = La*10-K1t, (29)
Xt = La*(1-10-K1t), (30)

где La — БПК смеси сточных вод и воды водоема в момент сброса стоков в водоем, мг/л;


Lt — БПК смеси сточных вод и воды водоема через t суток после смешения, мг/л;


Xt — количество кислорода, ушедшего на окисление за t суток, мг/л;


k1 — константа биохимического потребления кислорода, зависящая в основном от температуры воды, увеличивавется с повышением последней. Ориентировочно значение k1 можно принимать по табл. 33.


Значение k1 в зависимости от температуры сточных вод

Таблица 33. Значение k1 в зависимости от температуры сточных вод


Процесс потребления кислорода на окисление органических загрязнений в водоемах сопровождается систематическим пополнением его количества, за счет растворения, через поверхность зеркала воды, т. е. путем реаэрации. Одновременно с реаэрацией пополнение запасов кислорода происходит при помощи фотосинтеза в процессе усвоения углерода из находящейся в воде водоема растворенной углекислоты зелеными водными растениями на свету с выделением свободного кислорода.


Растворимость его выводе более высокая из-за парциального давления, которое выше атмосферного. Процесс фотосинтеза, являясь очень сложным, находится в зависимости от ряда факторов, усиливающих или угнетающих его. Поступление кислорода в воду водоема в летний и осенний периоды бывает настолько значительным (1,26—10,04 г/м3 в сутки), что фотосинтез играет главную роль в насыщении воды водоема кислородом в эти периоды. Однако фотосинтез не является постоянным источником насыщения воды кислородом, так как действие его преимущественно в летний и осенний периоды и поэтому он не может приниматься в расчет годового баланса кислородного режима водоема.


Дефицит кислорода составляет разницу между количеством полного насыщения и наличием его в воде водоема. Обычно он выражается в процентах от насыщения или в долях от полного дефицита. Скорость растворения кислорода прямо пропорциональна его дефициту в воде водоема и обратно пропорционально на величине насыщенности растворенным кислородом при данной температуре.


Растворение кислорода в воде водоема характеризуется уравнением


Dt = Da-10-k2t, (31)

где Dt — дефицит кислорода в воде водоема через t суток, мг/л;

Da — начальный дефицит кислорода в воде, мг/л;

k2 — константа реаэрации кислорода в воде, зависящая от условий и скорости перемешивания воды, формы потока, скорости течения, температуры воды (табл. 34).


Ориентировочное значение константы реаэрации к2

Таблица 34. Ориентировочное значение константы реаэрации к2


Процессы поглощения кислорода и реаэрации проходят одновременно, но во взаимно противоположных направлениях. Это позволяет рассматривать скорость изменения дефицита кислорода по закону линейного дифференциального уравнения


dDt/dt=k1L1-k2Dt, (32)

преобразовывая (интегрируя) уравнение (32), получим


, (33)

Дальнейшее преобразование, приравнивание к нулю первой производной по t, позволяет получить критическое время tкp , соответствующее минимальному содержанию кислорода в воде


, (34)

Уравнения (33) и (34) являются основными для расчетов кислородного режима водоемов.


Спуск сточных вод в водоем сопровождается выпадением на дно водоема загрязнений. При норме сброса БПК5 15—20 мг/л на окисление требуется 15—25% потребности в О2, а затраты кислорода на окисление неполностью минерализованных органических веществ в сточных водах, сбрасываемых в водоемы, могут составлять 30—50% кислорода, необходимого для окисления всех загрязнений. В маловодные годы при значительных количествах загрязнений сточных вод донные отложения потребляют на окисление до 90% общего расхода кислорода, оказывая отрицательное влияние на кислородный режим водоема.