Купля-продажа авто

Пдк в водных объектах. Характеристики водных объектов, используемых для водоснабжения и водоотведения проектируемых объектов

При решении вопроса об отведении сточных вод в водный объект и о мерах по его охране от загрязнения следует исходить из степени его загрязненности и водности. Для оценки допустимой степени сни- жения качества поверхностных вод служат требования к составу и свойствам воды и предельно допустимые концентрации (ПДК) веществ в воде водных объектов в соответствии с видом водопользования (питьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного и др.). Водные объекты следует считать загрязненными, если в расчетном пункте (створе) не соблюдаются установленные для данного вида водопользо- вания требования к составу и свойствам воды и нормативы ПДК, при- веденные в “Санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения” (СПиН № 4630-88, именуемые в дальнейшем Пра- вилами).

В Правилах рассматриваются нормативы качества воды для вод- ных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водо- пользования, требования к охране вод при различных видах хозяйст- венной деятельности, к условиям отведения сточных вод в водные объ- екты, к размещению, проектированию, реконструкции предприятий и эксплуатации объектов, влияющих на состояние поверхностных вод. В

Правилах приводятся гигиенические требования к составу и свойствам воды в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водо- пользования, а также ПДК и ОДУ (ориентировочно-допустимые уров- ни) для 1345 химических веществ и класс их опасности по четырем классам: чрезвычайно опасные, высокоопасные, опасные и умеренно опасные.

Правила устанавливают нормативы качества воды для водо- емов по двум категориям водопользования. К первой относятся ис- пользование водного объекта в качестве источника централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. Ко второй - использование водного объекта для культурно-бытовых целей населения, рекреации, спорта, а также водных объектов, расположен- ных в черте населенных пунктов. Вид водопользования определяется органами санитарно-эпидемиологической службы.

Для каждого из двух видов водопользования правилами установ- лены гигиенические требования к составу и свойствам водных объек- тов. В случае одновременного использования воды водного объекта для различных нужд народного хозяйства следует исходить из более жестких требований в ряду одновременных нормативов качества воды. Загрязняющие вещества подразделяются на три группы по лими- тирующему показателю вредности (ЛПВ), соответственно характеру их воздействия на организм человека и внутриводоемные биологические процессы: общесанитарный, санитарно-токсикологический и органо-

лептический показатели.

Пригодность источника для водоснабжения определяется на ос- новании данных его санитарного обследования с учетом результатов гидрогеологических, гидрологических и топографических изысканий. Вода источников водоснабжения должна соответствовать СПиН 2.1.4.559-96 “Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству во- ды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль ка- чества”, а также ГОСТ 17.1.03-87 “Правила выбора и оценка качества источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабже- ния”. В этой воде не должно быть нежелательных примесей, которые не могут быть удалены методами обработки, а концентрация загрязне- ний должна соответствовать эффективности применяемых методов очистки. Требования к качеству воды для купания и спорта нормирует ГОСТ 17.1.5.02-80 “Гигиенические требования к зонам рекреации вод- ных объектов”.

Для водоемов рыбохозяйственного назначения устанавливаются два вида водопользования: для сохранения и воспроизводства ценных

видов рыб и для всех других рыбохозяйственных целей. Вид рыбохо- зяйственного использования водного объекта определяется государст- венными органами рыбоохраны.

Состав и свойства воды водоемов должны соответствовать нор- мативам в створе, расположенном на проточном водоеме на 1 км выше ближайщего по течению пункта водозабора, а на непроточных водо- емах - в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Основные требования к качеству воды водоемов, используемых для различных целей, приведены в таблице 11.2.

В воде также не должны содержаться возбудители заболева- ний, ядовитые вещества, оказывающие прямо или косвенно вредное воздействие на рыб и водные организмы, а также химические вещества в концентрациях, превышающих ПДК или ОДУ.

Запрещается сбрасывать в водные объекты вещества, для ко- торых не установлены ПДК или ОДУ, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля; неочищенные или не- достаточно очищенные производственные, хозяйственно-бытовые сто- ки и поверхностный сток с территории промплощадок и населенных мест. Запрещается сброс сточных вод, содержащих радионуклиды, концентрированные кубовые остатки, осадки, пульпы, нефтепродукты, запрещается молевой сплав леса. Запрещается сброс сточных вод в водные объекты в черте населенных пунктов.

Таблица 11.2

Требования к качеству воды водоемов

Температура	Летняя температура воды в результа- те спуска сточных вод не должна по- вы-шаться более чем на 3 оС по срав- нению со среднемесячной температу- рой самого жаркого месяца за по- следние 10 лет	Температура не должна повышать- ся более чем на 5 оС по сравнению с естественной тем- пературой воды
Реакция рН	6,5-8,5	6,5-8,5	6,5-8,5
Минеральный	Не должен превы-
состав	шать по сухому остатку - 1000	––	––
	мг/л, в том числе
	хлори-дов 350
	мг/л, суль-фатов
	500 мг/л
Растворенный кислород	Не менее 4,0 мг/л 4,0 мг/л 6,0 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 ч дня
Биохимическое потребление кислорода (БПКп)	Не более 3,0 мг/л	6,0 мг/л	3,0 мг/л
Химическое потребление кислорода (ХПК)	Не более 15,0 мг/л	30,0 мг/л	––

Основы нормирования в санитарной охране водоемов базируются на ПДК отдельных вредных веществ, практически же их в составе сточных вод содержатся как минимум несколько. Сумма концентраций всех веществ, выраженных в долях от соответствующих ПДК для каж- дого вещества в отдельности, не должна превышать единицы:

1 Ci пр.д

где Ci , Ci пр.д - соответственно концентрации и ПДК вредных веществ в водоеме.

Большое значение имеет правильная организация выпуска сточ- ных вод в водоемы, которая определяет процесс разбавления и даль- нейшее самоочищение, связанное со способностью водоемов к ликви- дации загрязняющих примесей и восстановление природных качеств воды.

При спуске в водный объект сточных вод, содержащих загряз- няющие вещества, качество воды в нем ухудшается. Концентрация этих веществ не остается постоянной, она изменяется вследствие раз- бавления, а также биологических, физико-химических и химических процессов.

Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом:

· степени возможного смешения и разбавления сточных вод водой водного объекта;

· фонового качества воды водного объекта выше места рас- сматриваемого выпуска сточных вод;

· нормативов качества воды водных объектов применительно к виду водопользования.

При расчете качества воды водных объектов исходные данные можно подразделить на три группы: 1) гидрологические и гидравличе- ские характеристики водного объекта; 2) характеристика источника за- грязнения; 3) требования к качеству воды водного объекта в расчетных (или контрольных) пунктах водопользования.

На основании расчетов для каждого выпуска сточных вод и каж- дого загрязняющего вещества устанавливаются нормы предельно до- пустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты, соблюдение ко- торых должно обеспечить нормативное качество воды в расчетном створе в соответствии с требованиями к тому или иному виду водо- пользования.

Вода - является более жестко локализованным в пространстве природным телом, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном.

Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышленной и хозяйственной деятельности общества, а также с учетом того, что целенаправленное или случайное отведение жидких «отходов» в водные объекты практически неизбежно, является установление допустимых нагрузок на них при водопользовании и водопотреблении.

Водопользование - это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт.

Водопотребление - это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии, т.е. с примесями. Основными водопотребителями является сельское хозяйство, промышленные производства, культурно-бытовое хозяйство.

Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, зависящая от его физических особенностей и способности к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка ПДН. Но поскольку использование воды связано с изъятием ее из водоема и угрозой истощения этого объекта, разрушением экосистемы, а также с использованием для целей купания, рыбной ловли, отдыха на воде, то ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду загрязняющих веществ оказываете недостаточным. В настоящее время разрабатывается норматив предельно допустимой экологической нагрузки на водные экосистемы ПДЭН.

В общем случае допустимая нагрузка на водоем (при его загрязнении) определяется как разность между установленной нормативной нагрузкой, т.е. возможностью сброса С норм и уже существующей, т.е. фактической нагрузкой С факт:

С доп = С норм - С факт (5.8)

Согласно действующим в России «Правилам охраны поверхностных вод. Типовые положения» (1991), данный водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойства воды в нем изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными хотя бы для одного из видов водопользования. Если же примеси присутствуют в воде в пределах нормативов, то водный объект загрязненным не считается.

Следовательно загрязненность воды - не абсолютное понятие: оно относится только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Поэтому водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ.

Под загрязненностью водного объекта понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдается уклонение от нормы в сторону увеличения содержания тех или иных нормируемых компонентов. Отсюда загрязняющим воду веществом считается не любая примесь и не в любом количестве, а лишь избыточная, которая приводит к нарушению нормативов качества воды.

Основным нормативным требованием к качеству воды в водном объекте является соблюдение установленных предельно допустимых концентрации.

Предельно допустимая концентрация примеси в воде водного объекта (реке, озере, море, подземных водах) - это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования.

ПДК вредных веществ в водном объекте - это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования (ГОСТ 17403 – 72).

Как и для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, принцип разделения связан с приоритетным назначением водного объекта, т.е. с категориями водопользования (рис. 5.1).

К качеству воды каждой категории водопользования предъявляются различные требования: в одних случаях более, в других - менее жесткие. Например, присутствие хлорорганических ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран) в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых водных объектах допускается в весьма ограниченных количествах: концентрации соответственно 0,02 и 0,1 мг/л. в воде рыбохозяйственнных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается. Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны, кроме того, и при контактном воздействии.

Некоторые вещества являются вредными в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном воздействии или при воздействии на органы чувств, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с общесанитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются токсичными для ихтиофауны (рыб), и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие. Соответственно ПДК на эти вещества ужесточаются. Например, если в водных объектах первой категории ПДК для аммиака (по азоту) составляет 2 мг/л, то для второй категории - она в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким стойким запахом, например нефтепродукты. В водных объектах первой категории преимущественное значение имеет запах, и поэтому в основе ограничения - органолептические свойства воды, загрязненной этими продуктами (ПДК = 0,3 мг/л). Однако ткани рыб, обитающих в водоемах рыбохозяйственного назначения, приобретают резкий запах, а кроме того, нефть губительна для икры, личинок, молоди рыб. Поэтому в рыбохозяйственных водных объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю и ПДК снижается до 0,05 мг/л.

Для обеспечения чистоты водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив: лимитирующий показатель вредности, не имеющий количественной характеристики, а отражающий приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект имеет полифункциональное назначение. В водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения в основу приоритетности нормирования положены преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в рыбохозяиственных - в основном токсикологический и отчасти органолептический.

Нормирование загрязняющих веществ в воде учитывает три главных критерия:

1. влияние вещества на общий санитарный режим водного объекта;

2. влияние на органолептические свойства воды;

3. влияние на здоровье населения.

Первый критерий связан с влиянием загрязняющих веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах. Определяется какое количество кислорода необходимо для окисления органики и развития водной микрофлоры. Критериальной характеристикой воды в этом случае является биохимическое потребление кислорода БПК (БПК-количество О 2 , израсходованное в определенный промежуток времени на собственно биохимическое окисление (разложение) нестойких органических соединений в исследуемой воде).

Пороговые значения второго критерия устанавливаются на группах людей-добровольцев, отобранных по способности к восприятию запахов. Порог запахового ощущения для самых чувствительных индивидуумов принимается в качестве ПДК в для данного вещества.

Более сложно исследовать влияние вредных веществ на здоровье людей. Для этого проводятся санитарно-токсикологические исследования с целью установления максимальной недействующей дозы (концентрации) вещества (МНК).

Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей. В водных экосистемах имеют значение режимы таких экологических факторов, как содержание взвешенных веществ, минеральный состав, растворенный кислород, температура, рН и др. (табл 5.3).

Некоторые общие требования к составу и свойствам воды

Работа многих водохозяйственных объектов связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты, при условии соблюдение гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

Все водные объекты подразделяются на два вида водопользования. Каждый вид водопользования разделен еще и на категории.

Первый вид водопользования – хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование, включает две категории:

I категория – водные объекты используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

II категория – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.

Второй вид – рыбохозяйственное водопользование, три категории.

I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

II категория – водные объекты, используемые для других водохозяйственных целей.

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Нормы качества воды водных объектов включают:

- общие требования к составу и свойствам воды, водных объектов в зависимости от вида водопользования;

- перечень ПДК нормированных веществ в воде для различных видов водопользования.

В расчетном створе вода должна удовлетворять нормативным требованиям. В качестве норматива используется ПДК.

Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водопользования отвечают три ЛПВ: санитарно-токсикологический, рыбохозяйственный, общесанитарный, органолептический.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными.

Вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов – неконсервативными.

Процессы, изменяющие характер веществ, поступающих в водные объекты, называют процессами самоочищения. Совокупность разбавления и самоочищения составляют обезвреживающую способность водного объекта.

Представим ситуацию, когда ВХО сбрасывает сточные воды после технологического процесса.

При сбросе сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования расчетный створ должен устанавливаться на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор, место купания, отдыха, территория населенного пункта и т.п.), а на непроточных водоемах и водохранилищах – в одном километре в обе стороны от пункта водопользования.

При сбросе сточных вод в водные объекты рыбохозяйственного водопользования расчетный створ определяется администрацией района, но не далее чем в 500 м от сброса сточных вод.

При сбросе сточных вод в водные объекты санитарное состояние водного объекта в расчетном створе считается удовлетворительным, если соблюдается следующее условие:

где - концентрацияi-го вещества в расчетном створе при условии

одновременного присутствия Zвеществ, относящихся к одному и тому же ЛВП;

Z– количество веществ с одинаковым ЛВП;

- предельно допустимая концентрацияZвеществ.

Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты – разбавление.

В практике расчетов используют понятие – кратность разбавления. Кратность разбавления в водотоке у расчетного створа выражается зависимостью:

где γ – коэффициент смешения, показывающий,

какая часть воды водотока участвует в разбавлении;

q– максимальный расход сточных вод, м 3 /с;

Q– расчетный минимальный расход воды водотока

в контрольном створе, м 3 /с.

При определении кратности разбавления сбрасываемых сточных вод водой водотока расчетный расход Qпринимается при следующих условиях:

Для незарегулированных водотоков – расчетный минимальный среднемесячный расход воды года 95-% обеспеченности;

Для зарегулированных водотоков – установленный гарантированный расход ниже плотины (санитарный пропуск) с учетом исключения возможных обратных течений в нижнем бьефе;

Расчетный расход может быть получен в установленном порядке в органах Роскомгидромета.

Наименование фактора

Степень воздействия

благоприятное

неагрессивное

слабоагрессивное

среднеагрессив.

сильноагрессивн.

Сточные

воды

Если сточные воды физически не разрушают причальную набережную, а в их химическом составе содержатся вещества, позволяющие бетону набирать прочностные качества

По химическому воздействию аналогично воздействию вод акватории. Физически не оказывают разрушающего воздействия на конструкцию

По химическому воздействию аналогично воздействию вод акватории. Физически оказывают слабое разрушающее воздействия на конструкцию

По химическому воздействию аналогично воздействию вод акватории. Физически оказывают разрушающее воздействие на конструкцию, такое как вымывание грунта обратной засыпки

По химическому воздействию аналогично воздействию вод акватории. Физически оказывают сильно разрушающее воздействие на конструкцию, значительное вымывание грунта обратной засыпки, разрушение бетона и конструктивных элементов

НормИРОВАНИЕ качествА ВОД

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Существует две группы нормативов для веществ, загрязняющих водные объекты:

1. Нормативы содержания, при которых охраняемые свойства водоема не нарушаются. Для прямых гидрохимических показателей это предельно допустимые концентрации (ПДК).

2. Нормативы поступления загрязняющих веществ, при которых сохраняются охраняемые данным нормативом свойства водоемов и их населения. Это нормативы допустимого сброса (НДС).

Очевидно, что допустимые уровни содержания в воде различных загрязняющих веществ не одинаковы для разных видов водопользования.

«Правила охраны поверхностных вод» устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования, а также принцип обязательной защиты интересов всех водопользователей. При использовании водоема или его части одновременно для разных целей качество воды в нем должно отвечать тому виду водопользования, защита которого требует соблюдения более строгих нормативов.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с Санитарными правилами и нормами, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Нормы качества воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования включают:

· перечень санитарно-гигиенических ПДК (ПДК с-г).

Состав и свойства воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше по течению, а в непроточных водоемах – в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования представлены в таблице:

Таблица. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов хозяйственно-бытового водопользования (по СанПиН 2.1.5.980-00)

№	Показатели*)	Категории водопользования
		Хозяйственно-питьевое	Культурно-бытовое
	Взвешенные вещества	При сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на
		0,25 мг/дм 3	0,75 мг/дм 3
		Для водных объектов, содержащих в межень более 30 мг/дм 3 природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5 %. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются
	Плавающие примеси	На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
	Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике
		20 см	10 см
	Запахи	Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые:
		непосредственно или при последующем хлорировании или других способах обработки	непосредственно
	Температура	Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 о С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет
	Водородный показатель (рН)	Не должен выходить за пределы 6,5-8,5
	Минерализация воды	Не более 1000 мг/дм 3 , в т. ч.: хлоридов 350; сульфатов - 500 мг/дм 3
	Растворенный кислород	Не должен быть менее 4 мг/дм 3 в любой период года, в пробе, отобранной до 12 часов дня.
	Биохимическое потребление кислорода (БПК5)	Не должно превышать при температуре 20 о С
	кислорода (БПК 5)	2 мг О 2 /дм 3	4 мг О 2 /дм 3
	Химическое потребление кислорода	Не должно превышать:
	ХПК	15мгО 2 /дм 3	30 мг О 2 /дм 3
II	Химические вещества	Не должны содержаться в воде водных объектов в концентрациях, превышающих ПДК или ОДУ
	Возбудители кишечных инфекций	Вода не должна содержать возбудителей кишечных инфекций

Примечание: *) Кроме того нормируется еще ряд санитарно-бактериологических показателей.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК с-г) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Характер влияния загрязняющих веществ на водоемы хозяйственно-питьевого водопользования подразделяется на три основные группы, которые принято называть лимитирующими показателями вредности (ЛПВ):

Санитарно-токсикологический - исходит из оценки влияния веществ на организм человека;

Органолептический - исходит из оценки влияния веществ на органолептические показатели качества воды (цвет, запах и т.п.);

Общесанитарный - исходит из оценки влияния веществ на процессы самоочищения водных объектов.

При установлении ПДК с-г какого-либо вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования оно исследуется по трем признакам вредности:

· органолептическому;

· общесанитарному;

· санитарно-токсикологическому.

По влиянию на санитарный режим водоема (общесанитарный ЛПВ ). Под влиянием промышленных стоков процессы естественного самоочищения водоемов нередко нарушаются вследствие тормозящего бактерицидного действия промышленных стоков или нарушения кислородного режима из-за чрезмерного загрязнения воды интенсивно окисляющимися органическими веществами. Естественное самоочищение водоема – процесс в основном биохимический, связанный с жизнедеятельностью сапрофитной бактериальной флоры. Поэтому изучение влияния вредных веществ на процессы естественного самоочищения ведется в двух направлениях:

· путем учета изменения интенсивности биохимического потребления кислорода под влиянием различных концентраций вредных веществ и учета продуктов нитрификации при тех же условиях;

· путем изучения влияния вредных веществ на бактерии как на основные агенты процесса самоочищения (изучается динамика развития общей бактериальной флоры).

В итоге устанавливается пороговая концентрация (минимально действующая) по влиянию на общий санитарный режим водоема.

По органолептическим свойствам (органолептический ЛПВ). Изучается влияние вредного вещества на все органолептические свойства: наличие поверхностной пленки, запах, привкус, окраску. По результатам исследования устанавливается пороговая концентрация по влиянию на органолептические свойства воды.

Особенно большое внимание уделяется весьма трудоемким и методически сложным исследованиям по третьему признаку вредности – влиянию вредного вещества на организм и здоровье человека через источники питьевого водоснабжения (санитарно-токсикологический ЛПВ) . В данном случае устанавливается подпороговая (максимальная недействующая) концентрация, при которой не наблюдается сколько-нибудь заметных изменений функционального состояния организма, выходящих за пределы обычных физиологических колебаний, определяемых тонкими физиологическими, биохимическими и др. методами. Поэтому основное внимание обращается на изучение последствий длительного воздействия малых концентраций вредных веществ на организм человека.

При изучении новых промышленных загрязнений санитарно-токсикологический эксперимент включает следующие этапы:

· острые и подострые токсикологические опыты на лабораторных животных, которые позволяют получить представление о среднесмертельных дозах веществ LD 50 , о видовой чувствительности к данному веществу;

· с учетом полученных данных организуют хронические санитарно-токсикологические исследования (подбирают нужных подопытных животных, дозы, близкие к недействующим, необходимые методы контроля организма);

· интерпретация результатов исследований для определения уровня безвредности, т.е. подпороговой концентрации.

Наименьшая пороговая (подпороговая) по каждому виду воздействия концентрация принимается в качестве ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности, по которому она установлена.

Например, железо даже в больших концентрациях не оказывает токсического действия на организм человека, но придает воде желто-бурую окраску и металлический привкус, если его концентрация превышает 0,3 мг/л. Поэтому железо нормируется по органолептическому ЛПВ. Напротив, стронций в концентрации >2 мг/л оказывается токсичным для человека, т.к. подавляет активность многих ферментов. В то же время горько-вяжущий привкус у воды появляется только при концентрации стронция > 12 мг/л. Поэтому ПДК стронция принято равным 2 мг/л по санитарно-токсикологическому ЛПВ.

Если в водном объекте под влиянием природных факторов по отдельным веществам наблюдается превышение ПДК, то для этих водных объектов могут устанавливаться региональные нормы качества в соответствии с естественным фоном. Региональные нормы не устанавливаются на химические вещества антропогенного происхождения, обладающие токсичными, канцерогенными, мутагенными свойствами, устойчивые в воде и способные к биоаккумуляции.

Все нормируемые загрязняющие вещества по степени опасности подразделяются на 4 класса опасности :

1 класс – чрезвычайно опасные

2 класс – высоко опасные

3 класс –опасные

4 класс – умеренно опасные

В основе отнесения к классу опасности лежат свойства соединений, а именно:

Токсичность (по величине ПДК),

Стабильность (при 20 О С),

Кумулятивные свойства (в основном на рыбах)

Способность вызывать отдаленные эффекты.

Классы опасности учитываются при выборе загрязняющих веществ, подлежащих первоочередному контролю, при установлении последовательности водоохранных мероприятий, при обосновании рекомендаций о замене в технологических процессах высоко опасных веществ на менее опасные и т.д.

На практике водоемы загрязнены одновременно несколькими веществами. Гигиеническое нормирование в этих условиях проводится по-разному, в зависимости от того, относятся ли они к одной, или к различным категориям по ЛПВ. Если вещества нормируются по разным ЛПВ, то каждое из них может иметь концентрацию, не превышающую ПДК с-г:

С i £ ПДК с-г, i (1)

Если же они относятся к одной категории по ЛПВ, т.е. характеризуются однонаправленным механизмом токсического действия, в т.ч. канцерогенного, то для веществ 1 и 2 классов опасности, сумма отношений концентраций каждого из них к соответствующим ПДК с-г не должна превышать единицу:

(2) Допустимые концентрации радиоактивных веществ в воде также являются гигиеническим нормативом. Табулированные в НРБ величины определены исходя из формирования предела дозы только за счет радионуклидов, поступающих с водой, поэтому с учетом всех путей поступления в организм и внешнего облучения требуют корректировки в сторону снижения для каждого конкретного объекта нормирования, исходя из годового потребления воды человеком (800 кг).

Кроме санитарно-гигиенических нормативов, существует еще один вид ПДК загрязняющих веществ в воде водных объектов, который в большей степени затрагивает интересы сохранения целостности внутриводоемных систем – это ПДК для водоемов рыбохозяйственного водопользования.

Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий:

· квысшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

Нормы качества воды водных объектов рыбохозяйственного водопользования также включают две группы нормируемых параметров:

· общие требования к составу и свойствам воды водных объектов;

· перечень рыбохозяйственных ПДК (ПДК р-х).

Состав и свойства воды водных объектов рыбохозяйственного водопользования должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске, а при отсутствии рассеивающего выпуска – не далее чем в 500 м от места выпуска.

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов рыбохозяйственного водопользования аналогичны представленным выше в табличной форме свойствам для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Так, количество растворенного в воде кислорода в водоемах рыбохозяйственного назначения должно быть не менее 6 мг/л. БПК полн. при 20°С - не выше 3 мг/л. Содержание взвешенных веществ не должно увеличиваться более чем на 0,25 и на 0,75 мг/л для водоемов 1 и 2 категории, соответственно. Вода не должна приобретать посторонних запахов, привкусов и окраски и сообщать их мясу рыб. Кислотность воды (рН) - в диапазоне от 6,5 до 8,5. На поверхности воды не должно быть плавающих примесей, пленок, пятен масел, нефтепродуктов. В воде не должны содержаться вредные вещества в концентрациях, превышающих ПДК р-х.

Рыбохозяйственная ПДК (ПДК р-х) - это такая максимальная концентрация загрязняющего вещества, при постоянном наличии которой в водоеме, не наблюдается отрицательных последствий для рыбохозяйственного использования водоема. Следует учитывать, что загрязняющие вещества в водоемах не всегда присутствуют постоянно. В этом случае используют значения предельно допустимых разовых концентраций (ПДРК). Это такая максимальная первоначально созданная в водоеме концентрация однократно попадающего туда вещества, при которой это вещество и вредные продукты его распада не вызывают отрицательных последствий для рыбохозяйственного использования водоема.

Рыбохозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

· гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

· постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

· ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

· замена ценных видов рыб на малоценные.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается для рыбохозяйственного водопользованияс учетом пяти показателей вредности:

· органолептического;

· общесанитарного;

· санитарно-токсикологического;

· токсикологического;

· рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный - определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический - отражает прямое токсическое действие веществ на водные организмы. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу товарного качества промысловых водных организмов.

Важно отметить, что при разработке ПДК р-х учитываются ряд экосистемных показателей, таких как обеспечение качества среды обитания рыб, поддержания их кормовой базы и т.д. В этом смысле они наиболее близки к экологическим нормативам.

Основные принципы, лежащие в основе процесса установления ПДК р-х:

Проведение токсикологических экспериментов на организмах основных экологических групп водного сообщества.

Обязательный круг тест-функций.

Определенный порядок выбора концентраций вещества для исследования.

Определенные правила анализа результатов и их интерпретации.

Для установления ПДК р-х проводят комплексное изучение, включающее как лабораторные так и полевые исследования на рыбах и других основных группах водных организмов: продуцентах (водорослях), зоопланктоне, бентосных организмах и редуцентах (микроорганизмах) – играющих заметную роль в круговороте веществ. Всего используют 8 тестов на разных организмах водной экосистемы.

Для рыбохозяйственных водоемов содержание загрязняющих веществ не должно превышать соответствующих рыбохозяйственных ПДК, т.е.

С i £ ПДК р-х, i (3)

В водоеме рыбохозяйственного значения может также одновременно присутствовать несколько загрязняющих веществ. Если они нормируются по разным лимитирующим признакам вредности (ЛПВ), то по каждому веществу отдельно проверяется выполнение неравенства (3). Если же присутствующие в водоеме вещества нормируются по одному ЛПВ, то характер их совместного действия считается аддитивным и следует проверить выполнение неравенства:

(4)

В водоемах рыбохозяйственного водопользования следует проверить 5 таких неравенств.

Существующий разрыв между количеством новых химических соединений и возможностями установления для них обоснованных ПДК заставляет использовать различные временные нормативы: ОБУВ (ориентировочно безопасные уровни воздействия), ОДУ (ориентировочно допустимые уровни).

Временные нормативы устанавливаются методом математического моделирования, позволяющего прогнозировать токсическое действие соединений по их физико-химическим свойствам, а также по результатам экспресс-токсикологических испытаний. Временные нормативы могут использоваться только на стадии предупредительного санитарного надзора за строящимся объектом. К моменту ввода его в действие все сбрасываемые загрязняющие вещества должны быть обеспечены постоянными нормативами, т.е. ПДК.

Нормирование сбросов в водные объекты

В качестве норматива сброса загрязняющих веществ в водные объекты используется величина НДС - норматив допустимого сброса. Под нормативом допустимого сброса веществ в водный объект понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

Итак, НДС должен обеспечивать соблюдение ПДК веществ в местах водопользования с учетом ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. При сбросе веществ с одинаковыми ЛПВ НДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей, поступивших водоем или водоток от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы (ур.2 и 4). При этом в качестве контрольных створов принимаются: для водных объектов хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового назначения - створ в 1 км выше первого по течению пункта водопользования; для водных объектов рыбохозяйственного назначения - створ на расстоянии не более 500 м ниже места сброса сточных вод.

Из общего правила имеются исключения: к сточным водам применяются нормативы качества воды поверхностных водных объектов в случаях сброса сточных вод в черте населенных пунктов. Сброс сточных вод в зоны и округа санитарной охраны водозаборов и курортных зон запрещен, поэтому НДС для сточных вод, сбрасываемых в эти зоны, не устанавливается.

Величины НДС определяются для всех категорий водопользователей как произведение максимального часового расхода сточных вод Q ст (куб.м/час) на концентрацию в них загрязняющих веществ С ст (г/куб.м).

Величина С ст рассчитывается, исходя из моделей рассеивания веществ в водных объектах с учетом того, чтобы создаваемая в результате спуска сточных вод концентрация загрязняющих веществ в контрольном створе не превышала ПДК.

В случае если фактический сброс вещества меньше расчетных НДС, то в качестве НДС принимается фактический сброс. Если природное фоновое содержание веществ выше ПДК, то НДС устанавливается из условия неухудшения фонового качества воды. Данные о фоновом качестве воды запрашиваются в органах Росгидромета. Если на одном участке водотока ведется разная хозяйственная деятельность, то выбираются наиболее жесткие ПДК.

В случае если для действующих предприятий их фактический сброс превышает НДС, специально уполномоченные природоохранные органы по согласованию с органами Роспотребнадзора, могут устанавливать лимиты (временно согласованные сбросы) на период достижения НДС за счет реализации мероприятий, которые разрабатываются водопользователями.

Нормативы НДС, также как и ПДВ, являются региональными.

На предприятии разрабатывается и хранится "Проект нормативов НДС", на основании которого специально уполномоченный орган выдает предприятию разрешение на сброс загрязняющих веществ в составе сточных вод. Величины НДС и разрешение на сброс действительны только на установленный период, после чего подлежат пересмотру.

Похожая информация.

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах или является составной частью выпускаемой продукции. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

Запрещается сброс сточных вод в границах зон санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, рыбоохранных зон, рыбохозяйственных заповедных зон и в некоторых других случаях.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

Водопользование бывает следующих видов.

1. Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование (СанПиН 2.1.5.980–00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод") делится на две категории:
- I категория водопользования – водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;
- II категория водопользования – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.
2. Рыбохозяйственное водопользование. К водным объектам рыбохозяйственного значения относятся водные объекты, которые используются или могут быть использованы для добычи (вылова) водных биоресурсов (ГОСТ 17.1.2.04–77 "Охрана природы. Гидросфера. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов"). Выделяют три категории рыбохозяйственного водопользования:
- высшая категория – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов;
- I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;
- II категория – водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Нормы качества воды водных объектов включают:

общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в зависимости от вида водопользования;
перечень предельно допустимых концентраций нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

В расчетном створе вода должна удовлетворять нормативным требованиям. В качестве норматива используется пдк.

Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данными веществами. Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический.

Для рыбохозяйственных водоемов используют пять видов ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный, органолептический, токсикологический и рыбохозяйственный.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными ; вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов – неконсервативными.

Условия сброса сточных вод в поверхностные водные объекты и порядок расчета нормативов допустимого сброса веществ, содержащихся в сбрасываемых сточных водах, регламентируются "Методикой расчета нормативов допустимых сбросов (НДС) веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей", разработанной в соответствии с Федеральным законом от 10.01.2002 №7-ФЗ "Об охране окружающей среды" и Водным кодексом РФ и основанной на постановлениях Правительства РФ от 30.12.2006 №881 "О порядке утверждения нормативов допустимого воздействия на водные объекты" и от 23.07.2007 №469 "О порядке утверждения нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей" (принята в 2007 г.). Величины нормативов допустимых сбросов разрабатываются и утверждаются на период пять лет для действующих и проектируемых организаций водопользователей. Разработка величин НДС осуществляется как организацией-водопользователем, так и по поручению проектной или научно-исследовательской организации.

Величины НДС определяются для всех категорий водопользователей по формуле

где q CT – максимальный часовой расход сточных вод, м3/ч; СНДС – допустимая концентрация загрязняющего вещества, г/м3.

Величина допустимой концентрации загрязняющего вещества для консервативного вещества, по которому ассимилирующая способность водоема обусловливается только разбавлением, определяется по формуле

где Спдк – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, г/м3; Сф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, г/м3; п – кратность общего разбавления сточных вод в водотоке.

Представим ситуацию, когда промышленное предприятие сбрасывает сточные воды после технологического процесса (рис. 8.1).

Рис. 8.1.

0–0 – нулевой створ; I–I – расчетный створ; ПП – промышленное предприятие; ОС – очистное сооружение

Створ – условное сечение водоема или водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды.

Контрольный створ – это поперечное сечение потока, в котором контролируется качество воды.

Фоновый створ – контрольный пункт, расположенный выше по течению от сброса загрязняющих веществ.

Для водоемов питьевых, хозяйственно-бытовых целей нормативы качества вод или их природный состав и свойства выдерживаются на водотоках, начиная со створа, расположенного выше ближайшего по течению пункта водопользования на 1 км (водозабор для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, места купания, организованного отдыха и населенного пункта).

Для водоемов рыбохозяйственного назначения нормативы качества поверхностных вод или их природный состав и свойства соблюдаются на протяжении всего участка водопользования, начиная с контрольного створа, но не далее 500 м от места сброса сточных вод или расположения других источников загрязнения поверхностных вод (места добычи полезных ископаемых).

В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд для состава и свойств его вод принимаются наиболее жесткие нормы качества воды из числа установленных. Ситуационная схема для разных видов водопользования показана на рис. 8.2.

Рис. 8.2.

а – культурно-бытового (М – населенный пункт); б – рыбохозяйственного водопользования

где – концентрация i -го вещества в расчетном створе при условии одновременного присутствия 2-веществ, относящихся к одному и тому же лимитирующему показателю вредности; – количество веществ с одинаковым ЛПВ; – предельно допустимая концентрация z-вещества.

Разбавление сточных вод – это процесс снижения концентрации загрязняющих веществ в водоемах, вызванный перемешиванием сточных под с полной средой, в которую они выпускаются.

Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления п, которая равна отношению суммы расходов сточной воды q CT и окружающей водной среды Q к расходу сточной воды:

или отношением избыточных концентраций загрязнений в месте выпуска к аналогичным концентрациям в рассматриваемом сечении водотока (общее разбавление на участке):

где С СТ – концентрация загрязняющих веществ в сточной воде, г/м3; Сф – концентрация загрязняющих веществ в водоемах до выпуска сточных вод, г/м3; С – концентрация загрязняющих веществ сточной воды в рассматриваемом сечении водотока после выпуска сточных вод, г/м3.

Процесс разбавления сточных вод происходит в две стадии – начальное и основное разбавление. Общая кратность разбавления представляется в виде произведения:

где п н – кратность начального разбавления, п 0 – кратность основного разбавления.

Кратность начального разбавления определяется по методу Η. Н. Лапшева для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска больше 2 м/с или при соотношении , где vср и vст – средние скорости речных и сточных вод.

При меньших скоростях истечения из выпуска расчет начального разбавления не производится.

Кратность основного разбавления п 0 в водотоке у расчетного створа определяется по методу В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера по формуле

где γ – коэффициент смешения, показывающий, какая часть воды реки участвует в разбавлении сточных вод; q cr – максимальный расход сточных вод, м3/с; Q – расчетный минимальный расход воды водотока в контрольном створе, м3/с.

Распространение примесей происходит в направлении господствующих течений, и в этом же направлении кратность разбавления имеет тенденцию к увеличению. Так, в начальном сечении (в месте выпуска) кратность разбавления п н= 1 (Q = 0 или С = С ст), а затем по мере увеличения расходов жидкости концентрация примеси снижается, а кратность разбавления растет. В пределе, когда в процесс перемешивания вовлекаются все возможные для данного водного объекта расходы воды, наступает полное перемешивание. В условиях полного перемешивания концентрация загрязняющих веществ стремится к фоновой, т.е. С → Сф.

Участок водоема или водотока от места выпуска сточных вод до сечения, где произойдет их полное перемешивание, условно разделяют на три зоны (рис. 8.3):

зона I – начальное разбавление. Здесь процесс разбавления происходит за счет увлечения жидкости водоема турбулентным потоком струи сточной воды, истекающей из выпускных устройств. В конце первой зоны разность скоростей струйного потока и окружающей среды становится незначительной;
зона II – основное разбавление. Степень разбавления в этой зоне определяется интенсивностью турбулентного перемешивания;
зона III – в этой зоне разбавления сточной воды практически пет. Снижение концентраций загрязняющих веществ происходит в основном за счет процессов самоочищения воды.

Рис. 8.3.

Таким образом можно определить концентрацию загрязняющих веществ для максимально загрязненной струи потока реки без уточнения расположения этой струи, ее формы и размеры по следующей формуле на основании метода В. А. Фролова и И. Д. Родзиллера:

где – коэффициент, характеризующий гидравлические условия смещения; ψ – коэффициент, характеризующий месторасположения выпуска сточных вод (для берегового выпуска ψ = 1, для выпуска в сечении русла ψ = 1,5); – коэффициент извилистости русла; L – длина русла от сечения выпуска до расчетного створа; L„ – расстояние между этими же параллельными сечениями в нормальном направлении; D Т – коэффициент турбулентной диффузии, определяемый по формуле А. В. Караушева:

где g – ускорение силы тяжести; Я – средняя глубина русла по длине смешения; ωx. – средняя по сечению русла скорость течения реки на удалении х от места выпуска сточных вод; М – функция коэффициента Шези; Сш – коэффициент Шези.

Процессы, изменяющие характер веществ, поступающих в водные объекты, называют процессами самоочищения. Совокупность разбавления и самоочищения – обезвреживающей способностью водного объекта.

Для решения задачи разбавления сточной воды в водотоке или в водоеме надо определить концентрацию одного или нескольких загрязняющих веществ в любой точке локальной зоны водного объекта, подверженной влиянию сточных вод. Для этого нужно;

1) установить картину распространения загрязняющих веществ в водотоке под влиянием сброса сточных вод с учетом гидродинамических факторов;
2) выявить влияние естественных факторов на процесс разбавления с целью наилучшего использования местных условий для его регулирования;
3) определить возможность применения искусственных мероприятий для интенсификации разбавления сточных вод.

Разбавление сточных вод в водотоках определяется комплексным влиянием следующих трех процессов:

распределения сточных вод в начальном сечении водотока, которое зависит от конструкции выпускного сооружения;
начального разбавления сточных вол, протекающего под действием турбулентных струй;
основного разбавления сточных вод, определяющегося гидродинамическими процессами водоемов и водотоков.

Все факторы и условия, характеризующие процесс разбавления, можно разделить на две группы:

первая группа – конструктивные и технологические особенности выпуска сточных вод (конструкция выпускного сооружения; число, форма и размеры выпускных отверстий; расход и скорость выпускаемых сточных вод; технология и санитарные показатели сточных вод (физические свойства, концентрация загрязняющих веществ и др.);
вторая группа – гидрометеорологические особенности водоемов и водотоков (характер движения водных масс; причины, вызывающие эти движения (сток, ветер, температура, плотность и т.д.; морфологические характеристики русла водотока или ложа водоема; степень проточности водоема; состав и свойства водной среды).

Например, из факторов первой группы установлено, что разбавление протекает более интенсивно при рассеивающих выпусках. Из физических свойств сточной воды наибольшее влияние на разбавление оказывают начальная плотность и температура, причем не их абсолютные значения, а разность между параметрами сточной воды и окружающей водной среды.

Из факторов второй группы существенное значение имеют вторичные течения, которые есть, например, на повороте русла, когда потоки движутся не только в основном, но и в обратном направлении.

Проведем расчет концентрации в произвольном створе (Ср). Уравнение материального баланса, которое применимо к потоку сточных вод

где qст – расход сточных вод, м3/с; Q – расход воды в реке, м3/с; С СТ – концентрация загрязняющего вещества в сточных водах, мг/л; С ф – фоновая концентрация того же вещества в реке выше места сброса, мг/л; С к.ст – концентрация загрязняющего вещества в контрольном створе, мг/л; γ – коэффициент смешения.

Отсюда следует, что

(8.18)

При проектировании и реконструкции промышленных предприятий, расположенных вблизи рек, в первую очередь необходимо оценить возможность сброса производственных сточных вод в реку. Наибольшее распространение получил метод В. А. Фролова – И. Д. Родзиллера. Этот метод применим для больших и средних водотоков и может быть использован при условии

Метод основан на решении дифференциального уравнения турбулентной диффузии при следующих допущениях: речной поток считается безграничным, начальное разбавление отсутствует, выпуск сточных вод – сосредоточенный. Следует отметить, что для рек зона начального разбавления значительно короче, чем для озер и водохранилищ, поэтому в большинстве методик расчета разбавления сточных вод в реках начальное разбавление не учитывают. Этим методом определяют концентрацию загрязняющих веществ для максимально загрязненной струи потока реки без уточнения расположения этой струи, ее формы и размеров.

В соответствии с методом В. А. Фролова – И. Д. Родзиллера коэффициент смешения, характеризующий долю расхода воды в реке, которая смешивается со сточными водами, определяется по формуле

где Q – среднемесячный расход воды водотока 95%-ной обеспеченности, м3/с; q – максимальный расход сточных вод, подлежащих сбросу в водоток, м3/с; Ζ,ψ – расстояние по фарватеру водотока от места выпуска до контрольного створа (фарватер – наиболее глубокая полоса данного водного пространства), м; а – коэффициент, зависящий от гидравлических условий потока:

где ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод в водоток: при выпуске в фарватер ξ = 1,5; φ – коэффициент извилистости водотока, т.е. отношение расстояния между рассматриваемыми створами водотока по фарватеру к расстоянию по прямой; D c – коэффициент турбулентной диффузии.

На рис. 8.4 приведена схема участка реки, где осуществляется смешение сточных вод с водой водоема.

Рис. 8.4.

Lпр – расстояние по прямой; Lф – расстояние по фарватеру

Для равнинных рек и упрощенных расчетов коэффициент турбулентной диффузии находят по формуле М. В. Потапова:

где vср – средняя скорость течения водотока на интересующем нас участке между нулевым и расчетным створами, м/с; Н ср – средняя глубина на этом участке, м.

Коэффициент турбулентной диффузии для детальных расчетов определяется по формуле А. В. Караушева:

где g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

– средняя скорость течения водотока на участке, м/с; Н ср – средняя глубина на рассматриваемом участке, м; С ш – коэффициент Шези, м0,5/с.

Величина Мш определяется по формуле

(8.23)

Произведение М ш С ш имеет размерность м/с2.

Применительно к методу В. А. Фролова – И. Д. Родзиллера для летнего периода времени коэффициент турбулентной диффузии рассчитывают по формуле

где п ш – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемый по табл. 8.4 (по Μ. Ф. Срибному).

Таблица 8.4

Коэффициенты шероховатости ложа реки

Характеристика русла	Коэффициент шероховатости
Естественные русла в весьма благоприятных условиях (чистое, прямое, не засоренное, земляное со сводным течением)
Русла постоянных водотоков равнинного типа, преимущественно больших и средних рек, в благоприятных условиях ложа и течения реки, периодические водотоки (большие и малые) при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в обычных условиях, извилистые, с некоторыми неправильностями в направлении струи или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промоины, местами камни). Земляные русла периодических водотоков в относительно благоприятных условиях
Русла больших и средних рек, значительно засоренные, извилистые и частично засоренные, каменистые, с неспокойным течением. Периодические (ливневые и весенние) водотоки с крупногалечным или покрытым растительностью ложем. Поймы больших и средних рек, сравнительно разработанные, покрытые растительностью (травы, кустарники)
Русла периодических водотоков, сильно засоренные и извилистые. Сравнительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек (промоины, кустарники, деревья с наличием заводей). Галечно-валунные русла горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала. Порожистые участки равнинных рек
Русла со слабым течением и поймы, значительно заросшие, с большими глубокими промоинами. Валунные, горного типа русла с неправильной поверхностью водного зеркала (с летящими вверх брызгами воды)
Русла горно-водопадного тина с крупновалунным и извилистым строением ложа, перепады ярко выражены, извилистость весьма сильная. Поймы значительно заросшие, но с резко выраженным косоструйным течением, заводями и др.
Русла болотного типа (заросли, кочки, во многих местах почти стоячая вода и др.). Поймы с очень большими мертвыми пространствами, с местными углублениями (озерами и др.)

Коэффициент Шези (Сш) находится по формуле Η. Н. Павловского (при Нср ≤ 5 м)

где R – гидравлический радиус потока, м (R = Нср); у П – показатель степени.

Показатель степени определяем по формуле

В случае проведения расчетов в зимний период (период ледостава) в формулы (8.24–8.26) вместо глубины потока Н ср вводится значение 0,5Hср, а вместо коэффициента шероховатости ложа п ш – его приведенное значение nшпр:

(8.27)

где п л – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда, по Π. Н. Белоконю (табл. 8.5).

Таблица 8.5

Значение коэффициента шероховатости нижней поверхности льда для периода ледостава

Метол В. А. Фролова – И. Д. Родзиллера достаточно прост в применении и позволяет получить достоверное представление о потенциально возможном разбавлении сточных вод в стационарных, максимально неблагоприятных условиях, что и определяет целесообразность его использования для расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в сточных водах.

Расчет допустимой концентрации загрязняющего вещества в сточных водах проводится следующим образом. Допустимая концентрация загрязняющего вещества в сточной воде (Сст.дк) должна иметь такое значение, чтобы в контрольном створе выполнялось требование С к ст < ПДК. В уравнении материального баланса (8.17) зададим предельную величину С к.ст, т.е. С к.ст = СПДК. Учитывая, что кратность разбавления п связана с коэффициентом смешения γ следующим соотношением:

Допустимая концентрация вещества в сточных водах Сст.дк с учетом неконсервативности загрязняющего вещества рассчитывается по формуле

где t – продолжительность пробега воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут; kc – коэффициент неконсервативности, 1/сут (табл. 8.6).

Таблица 8.6

Коэффициенты неконсервативности (скорости разрушения) некоторых веществ

Наименование вещества	k, 1/сут, при температуре воды, °С


Аммиак, ион аммония*


Нефтепродукты



Формальдегид

* По азоту. ** В неорганических соединениях.

Когда , дополнительных мер по очистке сточных нод перед сбросом в водоем не требуется. В иной ситуации необходимую степень очистки сточных вод (Э, %) можно рассчитать по формуле

(8.31)

Необходимая степень очистки сточных вод говорит о том, на сколько процентов необходимо снизить концентрацию загрязнения в процессе очистки сточных вод для обеспечения норм качества воды в приемнике сточных вод.

Зная допустимую концентрацию загрязняющего вещества (СНДС), можно рассчитать нормативно допустимый сброс.

Проведем расчет необходимой степени очистки сточных вод. При выпуске сточных вод в водные объекты необходимо, чтобы вода водного объекта в расчетном створе удовлетворяла санитарным требованиям в соответствии с неравенством (8.12).

Для достижения данного условия необходимо заранее рассчитать предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, с которыми эта вода может быть сброшена в водный объект.

Основные виды расчетов таковы:

1) расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ;
2) расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию растворенного кислорода;
3) расчет необходимой степени очистки сточных вод по БПКполн смеси воды водного объекта и сточных вод;
4) расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты;
5) расчет необходимой степени очистки сточных вод но вредным веществам.

Рассмотрим расчет необходимой степени очистки сточных вод по содержанию взвешенных веществ. Концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде (Соч), разрешенной к сбросу в водный объект, определяют из выражения

(8.32)

где Сф – концентрация взвешенных веществ в воде водного объекта до сброса сточных вод, мг/л; Р – разрешенное санитарными нормами увеличение содержания взвешенных веществ в воде водного объекта в расчетном створе.

Рассчитав необходимую концентрацию взвешенных веществ в очищенной сточной воде (Соч) и зная концентрацию взвешенных веществ в сточной воде, поступающей на очистку (ССТ), определяют потребную эффективность очистки сточных вод по взвешенным веществам по формуле

(8.33)

А теперь проведем расчет допустимой температуры сточных вод перед сбросом их в водные объекты. Расчет ведут исходя из условий, что температура воды водного объекта не должна повышаться более величины, оговоренной СанПиН 2.1.5.980–00 "Санитарные правила и нормы" в зависимости от вида водопользования.

Температура сточных вод, разрешенных к сбросу, должна удовлетворять условию:

где Тдоп – допустимое повышение температуры; Т в – температура водного объекта до места сброса сточных вод.

Пример 8.1

Определение кратности разбавления сточных вод в расчетном створе. Планируется сбрасывать в водоток сточные воды промышленного предприятия с максимальным расходом q = 1,7 м3/с. Ниже по течению от планируемого берегового выпуска сточных вод на расстоянии 3,0 км находится поселок М., использующий воду водотока для купания и отдыха. Водоток, по данным Росгидромета, характеризуется на этом участке следующими показателями:

среднемесячный расход водотока 95%-ной обеспеченности Q = 37 м3/с;
средняя глубина 1,3 м;
средняя скорость течения 1,2 м/с;
коэффициент Шези на этом участке С = 29 м 1/2/с;
извилистость русла слабо выражена.

Надо определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе. Выпуск сточных вод – береговой.

Решение. Так как водоток используется как водный объект второй категории, предназначенный для культурно-бытового водопользования, то расчетный створ устанавливается за 1000 м до границы поселка, где вода должна отвечать требованиям для данного вида водопользования.

В этом случае расстояние, принимаемое для расчета длины участка разбавления,

Определим коэффициент турбулентной диффузии по следующему выражению: