Problem 3 Średniej wielkości oczyszczalnia ścieków komunalnych

Problem 3
Średniej wielkości oczyszczalnia ścieków komunalnych (100 tys. mieszkańców) emituje
zanieczyszczenia do wód przybrzeżnych (morze). Obok oczyszczalni, korzystając z tego
samego emitera, toksyczne ścieki wysyła galwanizeria.
Średni przepływ wody morskiej (wektor prędkości równoległy do brzegu) wynosi 0.25 m/s.
W warunkach letnich mamy do czynienia ze stratyfikacją gęstości wody morskiej: gęstość
powierzchniowa wynosi 1022.6 kg/m3, a gęstość wody przy dnie wynosi 1024.4 kg/m3. Skok
gęstości w piknoklinie wynosi 0.83 kg/m3, a wysokość piknokliny wynosi 12.6 m.
W warunkach zimowych nie obserwujemy stratyfikacji gęstości wody morskiej; gęstość jest
stała i wynosi 1025.6 kg/m3.
Emiter w postaci wielopunktowego dyfuzora jest zlokalizowany 1000 m od brzegu morza, na
głębokości 24 m. Długość dyfuzora wynosi 100 m. Składa się on z 41 portów. Każdy z
portów znajduje się 0.5m od dna i charakteryzuje się średnicą 0.5 m. Pod uwagę bierzemy
dwa rodzaje dyfuzorów: jednokierunkowy oraz dwukierunkowy.
Kąty: θ=30°, σ=0°, β=90°, γ=90°. Natężenie przepływu ścieków wynosi 3.0 m3/s, zawierają
one 100 μg/l toksycznej substancji o CMC=10 μg/l, a CCC=0.5 μg/l. Gęstość tej mieszaniny
ścieków wynosi 1015 kg/m3.
Plaża publiczna jest zlokalizowana 2 km (w linii prostej) od miejsca emisji.
Proszę przeprowadzić symulacje dla warunków zimowych i letnich dla obu rodzajów
dyfuzorów. Obliczyć średnią odległość pomiędzy portami. Dla jakiego przedziału x stężenie
substancji toksycznej będzie niższe od wartości CMC, a dla jakiego niższe od CCC ? Jaka
będzie szerokość strumienia zanieczyszczeń w odległości 2 km od miejsca emisji? Jak
przedstawiają się te wyniki w odniesieniu do problemu z emiterem punktowym. Które
warunki (zima czy lato), a także który układ: dyfuzor jednokierunkowy, dwukierunkowy czy
punktowy, są korzystniejsze w aspekcie lepszych warunków rozcieńczania? Proszę dokonać
wizualizacji symulacji.