Определить массу и объем осадка, образовавшегося после очистки бытовых сточных вод, который допустимо использовать в качестве удобрения при рекультивации почвогрунтов. Данные для расчетов представлены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2 – Варианты для выполнения задания
Данные для расчета
| Номер варианта | ||||||||||
| Площадь участка S, га | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | |
| Мощность почвенного слоя H, м | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | |
| Плотность почвенного слоя Рп, т/м3 | 1,50 | 1,51 | 1,52 | 1,53 | 1,54 | 1,55 | 1,56 | 1,57 | 1,58 | 1,59 | |
| Фоновое содержание в почвенном слое Сф(х), мг/кг | Cu | 0,20 | 0,30 | 0,40 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,20 | 0,30 | 0,40 |
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3 | |||||||||||
| Содержание в осадке С(х), г/м3 | Cu | 26
| |||||||||
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3 | |||||||||||
| Плотность осадка Рос т/ м3 | 1,35 | 1,30 | 1,25 | 1,40 | 1,20 | 1,30 | 1,22 | 1,26 | 1,28 | 1,32 | |
| Данные для расчета | Номер варианта | ||||||||||
| Площадь участка S, га | 1,5 | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | 1,15 | 1,25 | |
| Мощность почвенного слоя H,м | 0,25 | 0,2 | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,2 | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,3 | |
| Плотность почвенного слоя pП, т/м3 | 1,60 | 1,61 | 1,62 | 1,63 | 1,50 | 1,52 | 1,54 | 1,56 | 1,58 | 1,60 | |
| Фоновое содержание в почвенном слое Сф(х), мг/кг | Cu | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,30 |
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3 | |||||||||||
| Содержание в осадке С(х), г/м3 | Cu | 17
| |||||||||
| Mn | |||||||||||
| V | |||||||||||
| NO3 |
|
| |||||||||
| Плотность осадка pос, т/м3 | 1,34 | 1,36 | 1,4 | 1,38 | 1,25 | 1,30 | 1,40 | 1,27 | 1,32 | 1,36 |
Таблица 3 – Нормы предельно допустимых концентраций отдельных опасных элементов
| Наименование вещества | Медь | Марганец | Ванадий
| Нитраты |
| ПДК, мг/кг почвы | 3,0 |
Методика решения.
Расчет количества осадка, который возможно использовать в качестве удобрения, проводится по следующей методике:
1. Составляется уравнение материального баланса, исходя из условия равномерного смешивания осадка с плодородным слоем почвы:
Сф · М + Сос · m = Ссм (М + m), (1)
где Сф – фоновая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы;
М – масса плодородного слоя почвы, кг;
Сос – концентрация i-го вещества в осадке, мг/кг осадка;
m – масса осадка, кг;
Ссм – концентрация i-го вещества в почве после смешивания ее с осадком, мг/кг почвы.
Для того чтобы осадок можно было использовать в качестве удобрения, необходимо соблюдение следующего основного условия для каждого вещества:
Ссм ≤ ПДК, где ПДК – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в почве, мг/кг почвы (табл. 3).
2. Определяется объем W и масса М плодородного слоя почвы на участке
по формулам:
W=H·S, (2) M=W·pп, (3)
где H – мощность почвенного слоя, м; S – площадь с/х объекта (участка), м2, pп – плотность почвы, т/м3.
3. Масса осадка m, подлежащего размещению на участке, определяется по вышеприведённой формуле (1) материального баланса:
4. Максимальный объем осадка V, предназначенного для размещения на участке, составит:
(5), где pос – плотность осадка, т/м3,
Высота осадка будет равна: 
(6).
Пример.
Осадок, образовавшийся при очистке бытовых сточных вод, содержит медь в концентрации С(Cu)=14 г/м3, и нитраты в концентрации С(NO3ˉ)=450 г/м3. Плотность осадка рОС=1,30 т/м3. Плодородный слой участка представлен серыми лесными почвами суглинистого механического состава мощностью H=0,3 м и плотностью рп = 1,55 т/м3. Фоновая концентрация меди в почве по данным санитарно-эпидемиологической службы равна Сф(Cu)=0,3 мг/кг почвы, нитратов – Сф(NO3ˉ) = 40 мг/кг. Требуется определить массу m, объем V и высоту h осадка, который допустимо использовать в качестве удобрения для с/х объекта на площади S=0,5га.
Решение
Объем и масса плодородного слоя почвы на участке площадью S = 0,5 га с мощностью почвенного слоя (Н) 0,3 м и плотностью почвенного слоя (Рп) 1,55 т/м3 по формулам (2) и (3) составят:
W = 0,3 м · 5000 м3 = 1500 м3, M = 1500 м3 · 1,55 т/м3 = 2325 т.
Для определения массы осадка по уравнению материального баланса сначала необходимо найти концентрацию меди и нитратов из расчета на кг осадка:
Для определения максимально допустимой массы осадка (4) для меди и нитратов, принимаем концентрацию каждого из них после смешивания равной ПДК (табл.3).
Расчеты показывают, что для меди и нитратов максимально допустимая масса осадка различна, поэтому для размещения осадка следует выбирать минимальное значение размещаемой массы осадка, т.е.
mос = min { m(Cu), m(NO3ˉ)} = 808,0 т.
При выборе массы осадка, рассчитанной для меди и равной 808,0 т, концентрация нитратов в осадке после смешивания составит:
т.е. меньше ПДК.
Максимальный объем V (5) и высота h (6) осадка, предназначенного для размещения на участке, составят: 
