16

Приложение 4.

Тема 1. Расчетные методы оценки качества вод

Данные о распределении загрязняющих веществ в водных объектах могут быть получены:

1. путем химического анализа проб воды, отобранных в зоне загрязнения;

2. путем расчета разбавления на любом расстоянии от пункта выпуска сточных вод.

Задачей расчетных методов является определение максимальных концентраций на различных расстояниях от выпуска. Сопоставление расчетных концентраций с ПДК нормируемого ингредиента позволяет сделать выводы о возможности или невозможности сброса сточных вод в рассматриваемый водный объект, дать рекомендации о необходимости изменения объема и состава сточных вод. Методы расчета разбавления сточных вод в водных объектах лежат в основе установления нормативов ПДС (предельно допустимых сбросов).

Сейчас разработан целый ряд методов расчета разбавления, позволяющих определять показатели качества воды рек и водоемов после сброса в них сточных вод на любом расстоянии от пункта выпуска. Выбор конкретной методики определяется режимом поступления сточных вод (установившийся, неравномерный, залповый), типом сбросного сооружения (сосредоточенный или рассеивающий выпуск) и его расположением в водоеме (береговой или русловый), гидрологическим режимом водного объекта и требуемой точностью расчета.

Итак, для выбора расчетного метода необходима предварительная информация о сточных водах и о водном объекте.

Характеристика сточных вод:

1. режим отведения. Нагрузка водных объектов сточными водами может производится без учета гидрологического режима. В этом случае сброс может осуществляться непрерывно, периодически или спонтанно. Некоторые предприятия осуществляют сброс сточных вод в соответствии с изменением расхода речной воды (например, посредством использования прудов-накопителей, отключения биологической очистки при прохождении паводка). При этом сброс сточных вод в водный объект осуществляется периодически с учетом наиболее благоприятных для этого условий гидрологического режима. В этом случае не исключены также и спонтанные аварийные сбросы.

2. Количество сточных вод в единицу времени, или расход сточных вод, м³/с. В связи с неравномерностью сброса сточных вод замеры производят через определенные интервалы времени (20-60 мин) в течение всего периода суточной работы предприятия (т.е. одну, две или 3 смены). Для предприятий, работающих с перерывами (посезонно) следует устанавливать фактические периоды спуска сточных вод в водоем.

3. Состав сточных вод и их свойства (стабильность, биологическое воздействие). Для этого производится анализ средней пробы сточной воды. В ней определяется наличие и концентрации по возможности большего количества сбрасываемых загрязняющих веществ, а также общие показатели загрязнения: рН, Eh, растворенный кислород, БПК_полн. , окисляемость, биогенные вещества и т.д. Из специфических веществ выбираются репрезентативные для данной сточной воды. Для них и производятся расчеты. Кроме того, расчеты производятся для обязательных показателей, регламентированных «Правилами охраны поверхностных вод», например, рН, окраска, запах, КВЧ, содержание растворенного кислорода, БПК.

4. Тип сбросного сооружения и его расположение в водоеме.

Характеристика водного объекта:

Воздействие загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами в водный объект, возможность их перемешивания и рассеивания зависят от особенностей водного объекта.

Все водные объекты подразделяются на водотоки, имеющие нормальный режим стока и водоемы (озера, водохранилища), характеризующиеся замедленным стоком или отсутствием последнего.

Как водоемы, так и водотоки по характерным признакам, определяющим условия переноса загрязненных вод и турбулентного перемешивания, подразделяются на группы.

Так, водотоки подразделяются на горные реки, реки предгорий и равнинные по скорости течения, которая, в свою очередь, определяется продольным уклоном потока. От расхода водотока (м³/с) зависит количество загрязняющих веществ, которое он может принимать, оставаясь незагрязненным. Расход водотока, в свою очередь, зависит от площади водосбора. По двум последним характеристикам реки делятся на большие, малые и средние:

Величина реки	Площадь водосбора, км2	Расход реки, м3/с
Большая	>50 000	>100
Средняя	20 000 – 50 000	5 – 100
Малая	< 20 000	< 5

Водоемы подразделяются на группы с учетом внешнего и внутреннего водообмена.

Внешний водообмен характеризуется проточностью водоема, количественной характеристикой которого является условное время внешнего водообмена Т_усл.:

Т_усл.= (1)

Где Wоз – объем воды в водоеме при среднем многолетнем уровне; Q – средний многолетний сток воды из озера или водохранилища за 1 год. Т_усл. – показатель времени пребывания загрязняющих веществ в водоеме, он указывает среднее время действия внутриводоемных процессов. По Т_усл. водоемы делятся на сильно (Т_усл < 1 года) и слабопроточные (Т_усл > 1 года).

Внутренний водообмен характеризуется интенсивностью переноса водных масс, турбулентностью и конвектитвными процессами, которые связаны с размерами водоема (площадью зеркала и глубиной). По этим критериям водоемы делятся на:

Величина водоема	Площадь зеркала, км2
Крупнейшие озера	>1000
Большие	250 – 1000
Средние	50 – 250
Малые	10 – 50
Очень малые	<10

Существенным показателем формирования качества воды в водоеме является относительная продолжительность ледостава:

(2)

Где Т_лдст – число дней ледостава; Т_год – число дней в году.

Во время ледостава в водоеме создаются условия, благоприятствующие накоплению загрязняющих веществ в местах их сброса, т.к. в этот период отсутствуют ветровые течения и волнение, а следовательно и ветро-волновое перемешивание.

Наиболее простой гидрологической характеристикой обладают водотоки. В качестве примера приведем необходимый для использования расчетных методов набор информации о гидрологическом режиме реки:

1. Среднегодовой сток и его многолетние изменения, колебания расходов воды в годовом цикле и характерный минимальный расход. Это позволит решать основную задачу о возможной степени разведения сточных вод в реке.

2. Скорость течения, изменения ее по длине реки, форму русла, характер поверхностных и донных течений. По этим данным можно судить о времени, в течение которого разбавленные в водном объекте сточные воды достигнут интересующего нас места водопользования, что важно с точки зрения учета процесса самоочищения.

3. Изменения гидрохимического и гидробиологического режима в течение года и в суточном цикле дают информацию о фоновом состоянии водного объекта до его загрязнения сточными водами.

4. Зимний режим реки необходим для правильного учета процессов самоочищения, скорость которых зависит от температуры. Наиболее холодный период года является для процессов самоочищения критическим.

Согласно существующим санитарным правилам контроля за загрязненностью поверхностных вод оценку состояния водных объектов производят в наиболее критических условиях водного режима, т.е. в условиях наихудшего возможного разбавления сточных вод в водном объекте. Самые невыгодные условия реализуются:

А) для озер и водохранилищ – при наименьших уровнях воды в них;

Б) для морей, озер и водохранилищ – при наиболее неблагоприятном направлении течений к ближайшему пункту водопользования;

В) для зарегулированных водотоков – установленный гарантированный минимальный расход воды ниже плотины;

Г) для незарегулированных водотоков – наименьший (минимальный) среднемесячный расход воды года 95%-ной обеспеченности.

Эти условия используются в санитарной практике для расчетов по определению условий спуска сточных вод и называются поэтому расчетными гидрологическими условиями (расчетный год, расчетный расход и т.д.).