РОЗРАХУНОК ПОПЕРЕДЖЕННЯ ТЕПЛОВОГО ЗАБРУДНЕННЯ ВОДОЙМ

Вступ. Виконання цієї практичної роботи ставить перед собою завдання навчити студентів на прикладі конкретної екологічної задачі виконувати розрахунки, пов’язані з попередженням забруднення навколишнього середовища (на прикладі попередження теплового забруднення об’єктів гідросфери).

З метою перевірки знань студентів щодо розуміння кількісних значень, притаманних характеристикам природного навколишнього середовища, студентам пропонується на основі теоретичної моделі розрахунку теплового забруднення водних об’єктів самостійно (кожному студенту окремо) створити екологічну задачу і виконати її розрахунок.

Порядок виконання роботи.

При скидах підігрітих вод у водні об’єкти, температура води в них може підвищуватись до значень, які перевищують нормативні, що згідно Державним стандартам класифікується як “теплове забруднення вод”.

Охолодження підігрітих вод, що скидаються, відбувається внаслідок їх розбавлення та теплообміну з атмосферою. Для забезпечення температури, яка відповідає нормативним вимогам в створі, який знаходиться на визначеній відстані (“Х”; м, вздовж вісі течії) від місця випуску, необхідно, щоб процеси змішування та теплообміну приводили до кратності розбавлення “n”, яка розраховується за такою формулою:

n = (Т_ст – Т_ф) / (Т_н – Т_ф) (8.1)

де Т_ст – температура води, що скидається, ⁰С ;

Т_ф – природна температура води у водному об’єкті, ⁰С;

Т_н – температура води, яка відповідає нормативним вимогам, які встановлені на водному об’єкті виду користування, ⁰С.

Температуру води в створі на відстані “Х” від місця випуску (вздовж всієї течії) вираховують за формулою:

Т_ст – Т_ф

Т_х = ———— е ^{– КτХ/V} + Т_ф, (8.2)

n

де V – швидкість течії у водному об’єкті, м/c;

К_τ – коефіцієнт терлообміну з атмосферою, який дорівнює:

π δ Х² V

К_τ = (————— - ln n₀) ––– , (8.3)

4ρ СQ n₁ Х

де π = 3,14;

ρ, С – відповідно щільність та питома теплоємність, кг/м³; кал/(кг град);

Q –витрата води, що скидається, м³/с,

n₁, n₀ – відповідно кратність початкового та основного розбавлення (n = n₁ – n₀);

δ = (q₁ + q₂ + q₃) (T_ст – Т_ф) (8.4)

q₁ = 4,7664 10^-8 (Т_ф + 373 ⁰С)³ (Т_ст – Т_ф) (8.5)

– витрати тепла на випромінювання, (кал/м²) с;

q₂ = 0,35 (295 + 72W) (Т_ст – Т_ф) (8.6)

– витрати тепла за рахунок конвекції повітря, (кал/м²) с;

q₃ = 0,8758 (295 + 72W) (8.7)

– витрати тепла на випаровування, (кал/м²) с;

де: W – швидкість повітря, м/с.

За формулою (8.2) можна визначити максимальну (гранично допустиму) температуру викидної води, при якій забезпечується на встановленій відстані від місця випуску нормативна для визначеного виду водокористування температура.

Зменшення впливу підігрітих вод на температуру водного об’єкту можна досягнути за рахунок збільшення кратності розбавлення влаштуванням більш досконалих сконцентрованих або розсіяних скидів, або зниженням температури води, що скидається, за рахунок її попереднього охолодження в градирнях, спорудах, які розбризкують воду, ставках – охолоджувачах або використанням в технологічних циклах допоміжних виробництв рибогосподарського призначення, опалення будівель та тепличних господарств.

Основні терміни.

Концентрації розчинів виражають кількома способами:

1) масова концентрація – відношення маси якогось компоненту, що міститься в розчині до загального об’єму розчину. Вона виражається в г/л чи г/дм³ (і в кратних до них одиницях – мг/л, мг/мл);

2) молярна концентрація чи молярність – відношення кількості речовини, що міститься в розчині до об’єму розчину, моль/л;

3) моляльна концентрація чи моляльність – відношення кількості речовини, що міститься в розчині до маси розчинника, моль/кг;

4) молярна концентрація еквівалента – відношення кількості речовини еквівалента, що міститься в розчині до маси розчинника, моль/л.

Класифікація природних вод за солоністю (О.Алєкіна):

– прісні води < 1⁰/₀₀;

– солонуваті 1-12⁰/₀₀;

– з морською солоністю 25-50⁰/₀₀;

– розсоли > 50⁰/₀₀.

Класифікація природних вод за твердістю:

– дуже м’які – до 1,5 ммоль/л;

– м’які – 1,5-3 ммоль/л;

– середні – 3-6 ммоль/л;

– тверді – 6-10 ммоль/л;

– дуже тверді > 10 ммоль/л.

У гідрохімії серед чинників, які визначають формування хімічного складу природних вод, виділяють головні та другорядні, а також прямі і опосередковані.

До головних чинників належать ті, які визначають склад вод, тобто сприяють формуванню вод конкретного гідрохімічного типу (сульфатного, хлоридного і ін.).

Другоряднісприяють появі у воді компонентів, які надають певному типові води деяких особливостей, але тип води при цьому залишається незмінним.

Прямі– це ті, які безпосередньо впливають на склад води (ґрунти, гірські породи і ін.).

Опосередковані – ті, що діють через інші (прямі) чинники, і визначають умови, в яких протікає взаємодія речовини з водою: клімат, водний режим, рослинність, гідрогеологічні і гідродинамічні умови і т.д.

За своїм впливом чинники, які визначають формування хімічного складу природних вод, поділяють на такі групи:

1) фізико-географічні (рельєф, клімат, вивітрювання, ґрунтовий покрив);

2) геологічні (склад гірських порід, тектонічна будова і т.д.);

3) фізико-хімічні (хімічні властивості елементів, кислотно-лужні та окисно-відновні умови, змішування вод та катіонний обмін);

4) біологічні (життєдіяльність живих організмів і рослин);

5) антропогенні (штучні) – всі чинники, пов’язані з діяльністю людини.

Антропогенні чинники можуть викликати:

– підвищення (чи пониження) концентрації тих чи інших компонентів природних вод, наявних у незабруднених водах;

– зміну направленості природних гідрохімічних процесів;

– збагачення вод речовинами, які не властиві для природних вод.

Якість води – це характеристика складу і властивостей води, яка визначає придатність її для конкретних видів водокористування та водоспоживання.

Критерії якості води – ознаки, за якими проводиться оцінка якості води по видах водокористування і водоспоживання.

Контрольні питання.

1 Якими способами виражають концентрації розчинів ?

2 Як поділяються природні води за солоністю?

3 Які види природних вод існують за жорсткістю?

4 Які чинники визначають формування хімічного складу природних вод ?

5 На які групи поділяють ці чинники за своїм впливом ?

6 Як діють антропогенні чинники на хімічний склад природних вод ?

7 Що таке якість води ? Критерії якості?

8 Яким чином можна попередити теплове забруднення водойм ?

9 Як поділяються розсоли на підгрупи?

10 Які народногосподарські об’єкти здійснюються теплове забруднення водойм?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9

Поиск по сайту: