Temat: Wyznaczanie linii tlenowej badanego odcinka rzeki z równania O′Connora

Korzystając z równania O′Connora:

w którym:

c_x - zawartość tlenu w wodzie rzecznej w danej temperaturze ,mgO₂/dm³

c_s- zawartość tlenu w wodzie w danej temperaturze i ciśnieniu przy całkowitym

nasyceniu tlenem, mgO₂/dm³

Lo - BZT₅ wody rzecznej poniżej źródła zanieczyszczenia, mgO₂/dm³

x - odległość wzdłuż biegu rzeki od punktu zrzutu ścieków, km

J₁ - k₁/v

k₁- stała szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu, 1/d

v - prędkość przepływu wody rzecznej, km/d

J₂ - k₂ /v

k₂ - stała szybkości reaeracji tlenu, 1/d

Wyznaczyć linię tlenową rzeki od projektowanego punktu zrzutu podczyszczonych ścieków miejskich do punktu oddalonego o x = [ 0.3 km; 0.6 km; 1,2 km.] W obliczeniach przyjąć dane pomiarowe zamieszczone w Tabeli 1:

Dane pomiarowe	Jednostki	Zespół 1	Zespół 2	Zespół3	Zespół 4
Temperatura wody rzecznej	^oC	10,0	14,0	16,0	18,0
Średnia prędkość rzeki [v]	m/s	0,5	0,25	0,4	0,2
Średnia głębokość [h]	m	1,5	1,2	1,0	0,8

Doświadczalne wyznaczanie stałej szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu „k_1”.

Wyznaczanie stałej szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu k₁

Stałą szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu wody rzecznej k₁, wyznacza się laboratoryjnie w stałej temperaturze 20C.

1. Przygotowanie próbki do badań - symulacja wody rzecznej poniżej zrzutu ścieków.

Przygotować mieszaninę wody rzecznej ze ściekami miejskimi (około 2 litrów): w stosunku:

• 1: 10 (100 ml ścieków/l wody rzecznej)……..Zespół 1

• 1: 20 (50 ml ścieków/l wody rzecznej)……...Zespół 2

• 1: 25 (40 ml ścieków/l wody rzecznej………Zespół 3

• 1: 40 ( 25 ml ścieków/l wody rzecznej …….Zespół 4

2. Oznaczanie BZT_t

Każdy zespół, dla swojej próbki wody zmieszanej ze ściekami, przygotowuje dwa rozcieńczenia 1+1i 1+3 wodą do rozcieńczeń w kolbie miarowej o poj.2l.

Następnie, należy napełnić( lewarem) po 8 butelek poj, 250ml:

• przygotowanym roztworem o rozcieńczeniu (1+1)

• przygotowanym roztworem o rozcieńczeniu (1+3)

• wodą do rozcieńczeń

w sumie 24 butelki poj. 250 ml.

Po 7 butelek z każdej serii należy odstawić do szafki. W butelce 8 - oznaczyć zawartość tlenu rozpuszczonego. Codziennie, w ciągu siedmiu dni, oznaczać zawartość tlenu, w każdej z trzech serii.

Uzyskane wyniki badań zamieścić Tabeli 2:

Czas [d]	Woda do rozcieńczeń [mgO2/dm^3]	Zawartość tlenu w badanej wodzie rozcieńczonej w stosunku		BZTt
				(1+1) mgO2/dm^3	(1+3) mgO2/dm^3	(1+1) mgO2/dm^3	(1+3) mgO2/dm^3
0
1
2
3
4
5
6
7

BZT_t (t=1,2,3,4,5,6,7) mgO₂/dm³ wyznaczyć korzystając ze wzoru:

BZT_t = [(a-b) - (c-d)0,001v₁] (1000: v₂)

W którym:

a - stężenie tlenu rozpuszczonego w badanej próbce przed inkubacją, mgO₂/dm³

b - stężenie tlenu rozpuszczonego w badanej próbce po inkubacji, mgO₂/dm³

c - stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie do rozcieńczeń przed inkubacją, mgO₂/dm³

d - stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie do rozcieńczeń po inkubacji, mgO₂/dm³

Na podstawie uzyskanych wyników badań laboratoryjnych BZTt wyznaczyć metodą momentów wartości k₁ , L - korzystając z załączonego nomogramu Moora, Thomasa-Snowa.

Aby wyznaczyć stałą” k_1” i „L” korzystając z nomogramu, należy obliczyć ∑y i ∑ yt. Wyniki obliczeń zestawić w Tabeli3:

Tabela 3.

Wyznaczanie k₁ , L metodą momentów

t	y	ty	∑y / ∑ yt	k1	∑y/L	L
1
2
3
4
5
6
7
∑	∑y=	/ ∑ yt=

Po wyznaczeniu stałej szybkości biochemicznego zapotrzebowania tlenu k₁ [d^-1], korzystając z danych pomiarowych zamieszczonych w Tabeli1 wyznaczyć wielkości J₁ i J₂ występujące w równaniu O'Connora.

Wielkość J₁ w temperaturze 20 ^oC wynosi:

J₁₍₂₀₎ = k₁ /v. 86,4 [km^-1]

Gdzie : v - prędkość przepływu w m/s

Dla temperatury wody rzecznej wynoszącej ………..wielkość wyznacza się z zależności:

J₁ = J_1(20C) θ^(T-20)

w którym:

T - temperatura wody rzecznej, C

θ - współczynnik termiczny, w naszej strefie klimatycznej przyjmuje się

θ = 1,109

W celu wyznaczenia wielkości J₂ należy uprzednio wyznaczyć wartość stałej szybkości k₂

Wielkość stałej szybkości pobierania tlenu z atmosfery k₂ zależy przede wszystkim od charakteru przepływu wody, temperatury oraz stopnia jej zanieczyszczenia.

Istnieje wiele wzorów empirycznych pozwalających na wyznaczenie stałej k₂ zależnie od charakteru koryta rzecznego, jego spadku, turbulencji, itp. W tym przypadku proszę skorzystać z zależności O′Connora i Dobbinsa:

k₂ = 1,72 ∙ v ^0,5 / H ^1,5

w której:

v - średnia prędkość przepływu, m/s

H - średnia głębokość wody w rzece, m

Dla temperatury 20^oC wielkość J₂ wynosi:

J₂₍₂₀₎ = k₂ /v 86,4 [km^-1}

Dla temperatury wody rzecznej ……………wielkość J₂ opisuje zależność:

J₂ = J_{2 /20} ∙ θ ^(T-20)

można przyjąć w obliczeniach wartość θ = 1,037.

Po wyznaczeniu wielkości: L, J_2, J₁ oraz Cs korzystają z poniższej tabeli, obliczyć zawartość tlenu w wyznaczonych punktach i wykreślić linię tlenową.

Stan nasycenia wody tlenem wg Imhoffa zależnie od temperatury[mg0₂/dm³]

Temp.	0	5	10	15	20	25	30
Woda rzeczna	14,6	12,8	11,3	10,2	9,2	8,4	7,6

---