ВСЕСОЮЗНЫ Й НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДОСНАБЖЕНИЯ, КАНАЛИЗАЦИИ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИИ И ИНЖЕНЕРНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИИ (ВНИИ «ВОДГЕО»)

УТВЕРЖДЕНЫ главным инженером объединения Союэводоканалнянпроскт

В. //. САМОХИНЫМ

9 августа 1977 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ по расчету рассеивающих выпусков сточных вод в реки и водоемы

Москва — 1*77

ГОССТРОЯ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ЖХ^ВДМЦТШОЫЙ ИНСТИТУТ водосвайкевн, канализации, гидротехнически вооруженна ■ пженервоа гидрогеологи (Ш "ВОДГВО")

нтапмкцлАЦИи

во расчету рассеивающих выпусков оточных вод в реп в водоема

Москва - 1977

- 10 -

вхем сад плавучести

1.2.3.    В качестве приемников сточных вод рассматривается две основные группы: реки и водоемы.

В реках разбавление сточных вод включает два втада; струйный и диффузионный. В тех случаях, когда контрольный створ расположен в пределах струйного участка, рассматривается лишь струйное разбавление. Чем дальше контрольный створ расположен от створа выпуска, тем больше возрастает роль диффузионного разбавления.

В водоемах основную роль для выбора конструкции выпуо-ка играет струйное разбавление. При глубоководных выпусках в крупные водоемы имеет место также второй этап - диффузионное разбавление при всплытии сточного факела ж при сносе его течениями основного потока. Дальнейший перенос сточного факела не влияет на выбор типа выпуска.

1.2.4.    На рас. I.I. представлена общая расчетная схема для речного выпуска сточных вод со струйным и диффузионным участками разбавления. Кратность разбавления в контрольном створе равна произведению струйного и диффузионного разбавления. На рис. 1.2 представлены расчетные схемы, возможные при выпуске сточных вод в водоем. При этом нами принята следующая модель процесса: течения окружающей среды оказывают влияние лишь на диффузионное разбавление сточных вод, что вытекает из условия: и_ф>Ц^, где Ц_ф - скорость выпуска сточных струй, - скорость течения окружающей среды.

- 12 -

Д, РЕЧНЫЕ ВЫПУСК,: сточных вод

2.1. Определение минимально-допустимо а длины выпуска

2.1 Л. Н:аш*ально-допустимая длина рассеивающего выпуска определяется из соотнесения сточного расхода ■ расхода реки в зоне переноса сточного факела. Она показывает,при какой наименьшей длине выпуска мохет быть обеспечена требуемая кратность разбавления сточных вод.

2.Г.2. 1*Ил>шально-допустимая длина рассеивающего выпуска равна:

Л—» _ А- (/I* - /)    „V V.

В/ - -^--Цгх. _{<    (2Л)}

где Q_tm - расход сточных вод, - удельный расход основного потока на участке перемещения сточного факела, Гс„ - требуемая кратность разбавления, <2\ - расстояние от створа выпуска до нормированного сечения.

2.1.3. В тех случаях, когда минимально-допустимая длина выпуска, определенная по формуле (2.1) оказалась равной 0 или отрицательной, может устраиваться сосредоточенный выпуск. Принимаемая дд^нс рассеивающего выпуска определяется последующим расчетом.

2.2* Расчет со струйному разбавлению

Нахождение компоновки выпуска производится в следующей последовательности:

2.2.1.    Определяется по формуле (2.1) минимально-допустимая длина рассеивающего выпуска В Т" •

2.2.2.    Начальная скорость истечения сточной струи принимается равной (при этом принимается во внимание величина напора, который мохет быть на выпуске):

и. =(2+s)a.    ,

-13-

гд0; U_t - скорость течения речного потока (как правило, выпуск сточных вод рассчитывается ддя услодий детве! мехенк).

2.2.3.    Концентрация расчетной примеси в контрольном отворе:

^ -~п (о. -C_t)(2.3) где; С₀ - начальная концентрация раочетно! примеси в сточной воде;

П* - требуемая кратность разбавления;

C_t - концентрация расчетной прхмеон в речной воде в зоне выпуска.

2.2.4.    Относительная избыточная скорость на оси сточной струн в контрольном створе определяется по графику (рис. 2.1), как функция;

лй_т = f ^C_m , /п) ,    (2.4)

где:*Н~-гг^ш -относительная избыточная скорость;

и»"*/#

&О_т -    - относительная избыточная концентрация.

2.2.5.    Выбираются варианты воаыожного числа отверстий рассеивающего выпуска (3-4 варианта). При атом учитывается, что для речных расоеиваювщх выпусков число отверстий иди насадков обычно не превышет тридцати.

Дальнейшие расчеты проводятся ддя каждого варианта.

2.2.ВЮпределяетсярадиус начального сечения сточных струй:

		(2.6)
со.	~ &ст р	(2.6)
	=	(2.7)

ОНО

038

С)

•ч 036

^ о»

$⁰³²

I 030

$

£ 02*

$Г

£ 026

⁴    024

| 022

^ 020

ъ

$ (№

5

% ою

*    0/4

<* „ Сэ 012

*

% ow

*ъ

5 002 £ 006 | 004 002

О/    0.2    03    ОН    05    06

относительной избыточная скорость л Um

Рис 2 /

- 15 -

где: Ql" - сточный расход одного отверстия выпуска,со. - площадь начального сечения сточных струе, Ц_ф - начальная скорость истечения сточных струе, определяемая по (2.2).

2.2.7.    По графикам - рис. 2.2 определяются характеристики сточных струе: В_т^₉ и оо₀ .

2.2.8.    Находится относительная избыточная скорость на оси струи в контрольном створе:

В

сс*-JO.

где - расстояние от створа выпуска до контрольного створа (в пределах струвнов зоны), СС_Ф - координата полюса струи, - характеристика, зависящая от соотношения скоростей и радиуса начального сечения.

2.2.9.    Выбирается тот вариант числа отверстие рассеивающего выпуска, при котором значение &U_m наиболее близко к найденному в п.2.2.4.

Необходимое округление производится в сторону больвего числа выпускных отверстий. При необходимости производится проверка для промежуточного варианта числа отверстий.

2.2.10.    Расстояние между осями выпускных отверстий определяется исходя из условия исключения взаимного влияния соседних струй:

а = о,3S (т„ -се,) ,    (2.9)

где JTm - расстояние до контрольного створа в пределах струйной зоны.

2.3. Нахождение кошюроркн выпуска с учетом диффузионного разбавления Расчет на диффузионное разбавление производится в тех случаях, когда нормированное сечение удалено от створа выпуска за пределы струйного участка. В этом случае разбавле-

УДК 532.7.72

Для удовлетворения современных требований к качеству воды рек и водоемов необходимо обеспечение интенсивного разбавления сточных вод в зоне их сброса. В настоящее время ддя интенсификации разоавления сточных вод широко применяются рассеивающие выпуски.

В настоящих "Рекомендациях" освещаются вопросы расчета ж выбора оптимальных конструкций рассеивающих выпусков ддя условии рек и водоемов. Основой "Рекомендаций" являются многолетние (1966-1975) теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в лаборатории инженерной гидравлики ВНИИ ВОДГЕО, а такие современный отечественный и зарубежный опыт расчета разбавления и организации выпуска сточных вод.

Материалы "Рекомендаций” даны в виде расчетных схем и примеров расчета. Основные исходные теоретические положения представлены в приложении.

"Рекомендации" разработаны канд.техн.наук В.Г.Кривченко.

Замечания ипредложенияхо настоящей работе институт ВОДГВО просит посылать по адресу: II9826, Москва, Комсомольский проспект 42, для учета их в последующей работе.

"Рекомендации" рассмотрены и рекомендованы к опубликованию секцией НТС ВИЛИ ВОДГЕО 9 июня 1977 г. и утверждены главным инженером объединения Соювводоканалниипроект В.Н.Самохиным 9 августа 1977г.

- 3 -

пршсдоаа

Проблема охрана водных ресурсов от загрязнения отработанными промышленными сточными водами приобрела в настоящее время особую актуальность. В Советском Союзе партия и правительство уделяет постоянное внимание сохранению чистоты водоемов . Верховным Советом СССР принят закон "Основы водного законодательства Союза ССР и союзных республик", посвященный рациональному использованию и охране поверхностных и подземных вод. В принятых на Х1У съезде КПСС "Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы" предусмотрены конкретные мероприятия по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов.

Радикальным решением является переход на бессточное водоснабжение. В настоящее время многое делается в этом направлении, однако, в ближайшем будущем избавиться полностью от сбросов сточных вод в реки и водоемы не представляется возможным.

По требованиям санитарных и рыбохозяйственных органов проект любого промышленного предприятия должен предуоаштрих. вать устройство эффективных очистных сооружений, а также мероприятия по интенсификации разбавления сточных вод в реках ж водоемах, что достигается применением специальных конструкций - выпусков сточных вод.

Задачей выпусков сточных вод является обеспечение требуемой кратности разбавления в расчетном (контрольном) створе. В то же время, исходя яэ условий аконошпшоотж, надежности рабокы и др., выпуски должны иметь минимальные габа-

piTii и наименызее число отверстий.

В то время, как разработаны различные методы определения кратности разбавления оточных вод в реках и водоемах, расчету самих выпускных сооружений не уделялось достаточного внимания. Для инженеров - проектировщиков же основной задачей является выбор оптимальных конструкций, обеспечивающих требуемое разбавление сточных вод.

Рекомендации но расчетам выпусков сточных вод, которые появлялась в отдельных инфоршщиоияых статьях,являются приближенными, ориентировочными, а в ряде основных положений неверными. Вопроси разбавления и расчета выпусков стоят в них без связи друг с другом, в то_#время как обоснованный выбор компоновки к конструкции выпускных устройств должен учитывать процесс разбавления, который будет иметь место в жажде конкретном случае.

С I96G г. в институте ЧОДГЕО в лаборатории инженерной гидравлики проводятся исследования по темам: "Методы расчета разбавления сточных вод в реках, озерах я водохранилищах" ж "Организации выпуска сточных вод в реки ж водоемы”. Эти последования включали:

-    католические опыты на схематизированных моделях о целью разработки способов расчета ж усовершенствования конструкций выпускных устройств;

-    теоретические и экспериментальные исследования процессов разбавле! ш сточных вод;

-    экспериментальные исследования организации выпуска сточных вод дкя конкретных объектов о последующим внедрением полученных результатов.

- 5 -

Эти материалы, отчасти опубликоранные, послужили основой для составления настоящих "Рекомендаций".

"Рекомендация" состоят из пяти разделов и приложения, В первом разделе дастся общие положения я расчетные схемы; во втором разделе представлен расчет речных выпусков сточных вод по струйному я диффузионному разбавлению, а также расчет неравномерности истечения по длине рассеивающего выпуске. ; в третьем разделе изложены методы расчета выпусков сточных вод в водоемах; четвертый раздел посвящен конструкциям рассеивающих выпусков сточных вод; в пятом разделе даны примеры расчета. В приложении даны исходные теоретические положения, лежащие в основе методов расчета выпусков.

Редактирование "Рекомендаций" проведено докт.техн.наук А.Ы.Датыиенковым.

- 6 -

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Qam - расход сточных вод (м³/с);

$ет - расход через одно отверстие рассеивающего выпуска (м^э/с);

С0 - концентрации расчетной примеси в сточной воде,-(r/u³j, (мг/л);

Л - концентрации расчетной примеси в окружающей среде,

(г/м³Л (мг/л);

Cm - концентрации расчетной примеси на оси сточного

факела,(г/м^эЛ

/I* - требуемая кратность разбавления сточных вод ж нормированном сечении; tlj - кратность струйного разбавления;

-    кратность диффузионного разбавления при перемещении с точно 14) факела под действием силы плавучести;

-    скорость истечения сточных струй См/с); и» - скорость на оси сточного факела (м/с);

-    скор :ть течения окружающей среды (м/с);

&    -    скорость течения в распределительном водоводе рас

сеивающего выпуска (м/с);

5    -    коэффициент турбулентной диффузии речного потока

(м^/с);

X - координата по оси сточного факела (м);

X* - расстоянию от створа выпуска до нормированного сечения (и);

Xj - длина струйного участка разбавления (м);

Хр - высота всплытия сточного факела (м);

6    -    характеристики струй (ым);

- 7 -

у - горизонтальная координата, перпендикулярная оси сточного факела (м);

2 - вертикальная координата, перпендикулярная оси сточного факела (м);

7. - радиус выпускного отверстия рассеивающего выдуо-ха (Mi);

Л - расстояние между осями отверстий рассеивающего выпуска (мм);

Si - длина рассеивающей рабочей части выпуска (м);

- относительная условная плотность сточного факела;

6^ - относительная условная плотность окружающей среды.

I. ОШЕ ЕОЛОШШ

1.1. Цель и область применения "Рекомендаций"

1.1.1.    Рекомендации имеют своей целью дать методы расчета оптимальной компоновки рассеивающих выпусков сточных вод для различных условий их работы: речной выпуск, выпуск в водоем, глубоководный выпуск в крупный водоем.

1.1.2.    Представленные в рекомендациях методы расчета позволяю* определить необходимую длину рассеивающего выпуска, число, шаг и размеры выпускных отверстий.

1.1.3.    Оптимальная компоновка рассеивающего выпуска предусматривает минимальное число выпускных отверстий к наименьшее расстояние между ними при условии обеспечения требуемого разбавления сточных вод в нормированном сечении (створе водопользования, качество воды, в котором нормируется санитарными или рыбоохранными органами),

1.1.4.    Область применения рекомендаций - рассеивающие выпуски сточных вод, работающие в условиях водотока и водоема. Рассматривается также случаи глубоководного выпуска в крупные водоемы.

1.1.5.    рекомендациях не ставится задача дать описание всех возможных типов конструкций выпусков сточных вод.

В работе даются основные принципы проектирования выпусков в различных условиях,

1.1.6.    Представленные в рекомендациях методы расчета основаны на гидравлических процессах разбавления, и не учитывают биохимических факторов, которые в рассматриваемых случаях влияют на качество воды лишь после относительно длительного периода времени. Расчеты выпусков сточных вод проводятся исходя из условия обеспечения определенного качества воды в

- 9 -

зоне выпуска (т.е. рассматривается короткое время пребывания в водоеме сточного факела).

1.1*7. Влияние разницы плотностей сточных вод и окружающей среды рассматривается в "Рекомендациях" для случаев глуооководных выпусков в крупные водоемы.

1Л.8* Несмотря на то, что в "Рекомендациях" рассмотрены различные условия работы выпусков сточных вод, в практике возможны отдельные случаи, которые потребуют специального рассмотрения с привлечением гидравлического моделирования.

1.2. Расчетные схемы процесса разбавления РДОЗДИ ЙОД

I.2.I. Процесс разбавления сточных вод определяется различными факторами, зависящими от условий в каждом конкретном случае. Для учета всех основных факторов, выделяются следующие режимы перемещения сточного облака в реке или водоеме :

-    струйное перемещение со скоростями, превышающими скорости течения окружающей среды,

-    перенос сточного факела окружающим потоком,

-    перемещение сточного факела в результате разности плотностей сточных вод и окружающей среды.

1*2.2* Каждый режим сточного факела характеризуется определенными закономерностями процесса разбавления:

-    струйное разбавление турбулентных сточных струй,

-    диффузионное разбавление за счет турбулентного обмена в окружающей среде,

-    диффузионное разбавление за счет турбулентного обмена окружающей среды и сточного факела,перемещаюсцегосяпод дейст-