Курсовая работа: Розрахунок максимальної нестачі кисню при органічному забрудненні р. Сіверський Донець
Швидкість розкладання відходів пропорційна їх концентрації за умови, що у воді присутня достатня кількість кисню для підтримки процесу. Для опису БСК використовуємо символ В , і швидкість розкладання відходів виразимо формулою:
, (1)
де k 1 – постійна добору кисню, вимірюється в одиницях 1/д. При відсутності відходів концентрація кисню коливається біля рівноважного значення ср :
, (2)
При наявності відходів реальна концентрація кисню с буде нижче рівноважної і зниження концентрації кисню D визначається як:
, (3)
Змінна D може збільшуватися згодом внаслідок окислювання відходів і зменшуватися внаслідок поглинання кисню поверхнею води:
, (4)
де перший член у правій частині рівняння характеризує процес окислювання відходів, а другий член аерацію; k 2 є коефіцієнт аерації і вимірюється в одиницях з розмірністю 1/д.
, (5)
w – швидкість вітру, м/с; h – середня глибина, м; u – середня швидкість течії, м/с
Спільне розв’язання рівнянь (1,4) дає:
, (6)
де В – концентрація БСК і D 0 – початкове зниження концентрації кисню в момент часу t =0 .
Якщо за течією річки розташовано кілька скидів відходів виробництва, то виникає питання: яке максимальне збідніння води киснем спостерігається в річці.
Максимальну нестачу кисню D макс можна визначити, дорівнюючи похідну величини D , заданої рівнянням (6), нулю:
, (7)
де В – біохімічна потреба кисню в потоці і D 0 – зниження концентрації кисню, обумовлене наявністю джерел забруднення у верхній течії річки [2].
2.2 Моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру
2.2.1 Похідні дані для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру
Для подальших розрахунків приймаємо наступні, характерні для даної місцевості, значення:
Табл. 2.1. Похідні дані
| № п/п | Величина | |||
| h, м | u, м/с | B, мг/дм3 | w, м/с | |
| 1 | 2 | 1,5 | 2 | 2 |
| 2 | 3 | 2,1 | ||
| 3 | 4 | 2,2 | ||
| 4 | 5 | 2,3 | ||
| 5 | 6 | 2,4 | ||
| 6 | 7 | 2,5 | ||
| 7 | 8 | 2,6 | ||
| 8 | 9 | 2,7 | ||
| 9 | 10 | 2,8 | ||
| 10 | 11 | 2,9 | ||
| 11 | 12 | 3 | ||
| 12 | 13 | 3,1 | ||
| 13 | 14 | 3,2 | ||
| 14 | 15 | 3,3 | ||
| 15 | 16 | 3,4 | ||
| 16 | 17 | 3,5 | ||
| 17 | 18 | 3,6 | ||
| 18 | 19 | 3,7 | ||
| 19 | 20 | 3,8 | ||
| 20 | 21 | 3,9 | ||
| 21 | 22 | 4 | ||
| 22 | 23 | 4,1 | ||
| 23 | 24 | 4,2 | ||
| 24 | 25 | 4,3 | ||
| 25 | 26 | 4,4 | ||
| 26 | 27 | 4,5 | ||
| 27 | 28 | 4,6 | ||
| 28 | 29 | 4,7 | ||
| 29 | 30 | 4,8 | ||
| 30 | 31 | 4,9 | ||
| 31 | 32 | 5 | ||
Приймемо k 1 =1(1/д), а D 0 =2 (мг/л)
2.2.2 Розрахунки для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК та швидкості вітру
1) Для моделювання залежності максимальної нестачі кисню від концентрації БСК приймаємо w =3,5 м/с. Таким чином, при розрахунку коефіцієнту аерації, маємо:
, 1 /д
Розрахуємо значення максимальної нестачі кисню, враховуючи дані, які ми отримали:
Почергово підставляючи значення В з таблиці 2.1 отримаємо наступні значення D макс :
Табл. 2.2. Залежність значення максимальної нестачі кисню від концентрації БСК
| В, мг/дм3 | Dмакс, мг/дм3 |
| 2 | 6,08 |
| 3 | 8,12 |
| 4 | 10,16 |
| 5 | 12,20 |
| 6 | 14,24 |
| 7 | 16,29 |
| 8 | 18,33 |
| 9 | 20,37 |
| 10 | 22,41 |
| 11 | 24,45 |
| 12 | 26,49 |
| 13 | 28,53 |
| 14 | 30,57 |
| 15 | 32,61 |
| 16 | 34,65 |
| 17 | 36,69 |
| 18 | 38,73 |
| 19 | 40,78 |
| 20 | 42,82 |
| 21 | 44,86 |
| 22 | 46,90 |
| 23 | 48,94 |
| 24 | 50,98 |
| 25 | 53,02 |
| 26 | 55,06 |
| 27 | 57,10 |
| 28 | 59,14 |
| 29 | 61,18 |
| 30 | 63,22 |
| 31 | 65,27 |
| 32 | 67,31 |