экология

ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества.

Для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения проверяют выполнение трех, а для водоемов рыбохозяйственного назначения – пяти неравенств. При этом каждое вещество можно учитывать только в одном неравенстве.

Для наиболее распространенных загрязняющих веществ нормативы ПДК даны в приложении.

2.2. ИНДЕКС ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ

Для случая загрязнения воды несколькими 3В используется комплексная оценка качества воды в природных водоемах, основанная на расчетах комплексных индексов, так называемых индексов загрязненности воды (ИЗВ).

ИЗВ - это формализованный показатель загрязненности воды, обобщающий более широкую группу натуральных показателей, и используемый для оценки качества воды водных объектов. В отличии оценки по ПДК, оценка по ИЗВ позволяет произвести сравнение качества различных водных объектов между собой.

В гидрохимической практике используется метод оценки качества воды, разработанный в Гидрохимическом институте. Метод позволяет производить однозначную оценку качества воды, основанную на сочетании уровня загрязнения воды по совокупности находящихся в ней ЗВ и частоты их обнаружения.

Суть метода заключается в следующем: для каждого 3В на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК (Кi) и повторяемости случаев превышения (Hi), а также общий оценочный балл

(Bi).

21

где Сi-концентрация в воде i-го ЗВ, мг/л; ПДКi-предельно допустимая концентрация i-го ЗВ, мг/л; NПДКi-число случаев превышения ПДК;

N-общее число анализов.

3агрязняющие вещества, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, определяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ).

Комбинаторный индекс загрязненности воды (ИЗВ) рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых 3В.

По величине комбинаторного индекса устанавливается класс загрязненности воды (таблица 2.1).

Таблица 2.1

Классификация загрязненности воды водных объектов

Гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТ

2761-84*.

Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения указаны в санитарных правилах и нормах СанПиН 2.1.4.559-96 и СанПиН 2.1.4.544-96 а также ГН 2.1.5.689-98.

22

2.3. ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЙ СБРОС

Техническим нормативом загрязнения воды является ПДС – предельнодопустимый сброс. Это масса вещества (г/с или г/ч), максимально-допустимая к сбросу в водный объект.

Предприятия, сбрасывающие сточные воды с превышением ПДС, обязаны разработать и согласовать с облкомприроды мероприятия по достижению в нормативные сроки ПДС. На период реализации этих мероприятий, предприятиям указываются ВСВ (временно-согласованные выбросы).

Величина предельно допустимого сброса (ПДС) определяется для всех категорий водопользователей как произведение максимального часового расхода сточных вод (q, м3/час) на концентрацию допустимого сброса загрязняющего вещества (Спдс, г/м3).

При расчете условий сброса сточных вод сначала определяется значение Спдс, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольном створе с учетом требований “Правил охраны поверхностных вод”, а затем определяется величина ПДС для каждого загрязняющего вещества.

Необходимо подчеркнуть обязательность требований увязки сброса массы загрязняющего вещества, соответствующей ПДС, с расходом сточной воды, т.к. уменьшение расхода при сохранении величины ПДС будет приводить к увеличению концентрации вещества в водном объекте, т.е. к повышению ПДК для этого вещества.

Для определения значения Спдс для взвешенных и растворенных консервативных веществ основная расчетная формула имеет вид:

23

где СПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водного объекта, определенной категории водопользования (г/м3 или

мг/л),

СФ – фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, г/м3 или мг/л,

n – кратность общего разбавления сточных вод в водном объекте. Для неконсервативных веществ расчетная формула имеет вид:

где К – коэффициент неконсервативности, показывающий скорость разложения вещества в воде, 1/сут,

Т – время добегания сточных вод от места выпуска до контрольного (расчетного) створа, сут.

Значение коэффициента неконсервативности (К) принимается по данным натурных наблюдений или по справочным данным и пересчитывается в зависимости от температуры и скорости течения воды реки.

При установлении ПДС по показателю – биологическое потребление кислорода (БПК) расчетная формула имеет вид:

где К – осредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, определяющих показатель БПКП для водного объекта и сточных вод, 1/сут,

ССМ - БПКП, обусловленная органическими веществами, смываемыми в водосток атмосферными осадками с площади сбора на последнем участке перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега. Величина ССМ принимается: для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами, - 1,7 – 2,0 г/м3, для рек

24

болотного питания или протекающих по территории, с которых смывается повышенное количество органических веществ – 2,3 –2,6 г/м3.

При сборе сточных вод, имеющих загрязняющие вещества одного лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), входящая в формулы величина СПДК должна быть принята с учетом количества вещества одного ЛПВ, т.е. должны быть определены “локальные” ПДК:

где Z – количество вещества одного ЛПВ.

Определив допустимое содержание загрязняющих веществ к сбросу в водоем, необходимо установить степень очистки сточных вод.

2.4. СТЕПЕНЬ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Степень очистки сточных вод (СОЧ) определяется как разность между концентрацией загрязняющих веществ в сточных водах (ССТ) и концентрацией, с которой они могут быть сброшены в водный объект (СПДС) при полном соблюдении всех нормативов ее качества

В соответствии с “Правилами охраны поверхностных вод” п. 2.3 для всех нормируемых веществ при рыбохозяйственном водопользовании, и для веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности, при хозяйственно-питьевом и культурно-бытовом водопользовании, при поступлении в водный объект нескольких веществ с одинаковым лимитирующим признаком вредности и с учетом примесей, поступающих в водный объект от вышерасположенных источников, сумма отношений концентраций (С1, С2…Сn) каждого из веществ в контрольном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

25

2.6. МЕТОД РАСЧЕТА РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Процесс разбавления определяется физическими процессами, протекающими в водной среде и определяемые гидродинамикой течения.

Кратность разбавления связана с коэффициентом смешения (γ)

следующим приближенным значением: γ ×qQ =n−1,

где n – кратность общего разбавления сточных вод в водном объекте, равная произведению кратности начального разбавления (nн) на кратность основного разбавления (nо):

Обычно в водном объекте различают зону начального разбавления, где процесс разбавления происходит вследствие вовлечения окружающей жидкости турбулентным струйным потоком, образующимся при истечении сточных вод из оголовка выпуска, и зону основного разбавления, где разбавление происходит за счет течений и турбулентного обмена в окружающей жидкости. Количественный учет влияния начального и основного разбавлений производится через кратность начального (nн) и основного (nо) разбавлений.

Начальное разбавление (nн) рекомендуется учитывать при выпуске сточных вод в следующих случаях:

-для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при соотношении скоростей потока VР и выпуска VО: VО

≥ 4VР;

-при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/с; при меньших скоростях расчет начального (nн) разбавления

не производится.

Кратность основного разбавления (no) определяется по методу В.А.Фролова – И.Д.Родзиллера

27

L – расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до рассматриваемого контрольного створа, м;

α – коэффициент, учитывающий гидравлические условия смещения, определяемый по формуле

где φ – коэффициент извилистости, равный отношению расстояния по фарватеру LФ (от места выпуска сточных вод до рассматриваемого створа) к расстоянию между этими створами по прямой LП.

ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод в водоток (при выпуске у берега ξ равен 1, при выпуске сточных вод в стержень реки ξ равен 1,5);

D – коэффициент турбулентной диффузии, м2/с, определяется по формуле

где g – ускорение свободного падения, 9,81 (м/с2); V – средняя скорость течения реки (м/c);

H – средняя глубина реки, (м);

c - коэффициент Шези (м0,5с), определяемый по формуле Н.Н.Павловского или таблицам. Коэффициент Шези связан с гидравлическим

28

радиусом потока и с коэффициентом шероховатости ложа реки, определяемым по таблицам. Для летних условий гидравлический радиус R ≈ H (средняя глубина реки).

µ - функция коэффициента Шези, при c ≤60 µ =0,7× c +6, при c >60 µ=48. Для повышения точности расчетов вместо средних значений V, H, c рекомендуется брать их значения в зоне непосредственного смешения сточной

жидкости с речной водой.

Для облегчения расчетов в приложении приводятся численные значения величины β в зависимости от значения −α3 L .

2.7. ЗАДАНИЕ К РАСЧЕТНОЙ РАБОТЕ № 2. «ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТИ РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД, НЕОБХОДИМОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ, ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОГО СБРОСА И СООТВЕТСТВИЯ УСТАНОВЛЕННОГО СБРОСА СТОЧНЫХ ВОД

ПРИРОДООХРАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ»

Определить нормативы предельно-допустимого сброса для предприятия, сбрасывающего свои сточные воды в водный объект (реку). Определить необходимую степень очистки сточных вод предприятия. Определить соответствие установленного сброса в водный объект природоохранным требованиям.

Данные для расчета приведены в таблицах 2.5 - 2.6.

Втаблице 2.5 приводятся данные для расчета кратности разбавления сточных вод. В таблице 2.6 – данные для расчета предельно-допустимого сброса, требуемой степени очистки, а также для определения соответствия установленного сброса природоохранным требованиям.

2.8.ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ РАБОТЫ №2.

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАТНОСТИ РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД

Впервой части расчетной работы (используя данные таблицы 2.5) необходимо определить кратность разбавления сточных вод в расчетном

29

(контрольном) створе. Контрольный створ находится на расстоянии (L) 500 м от места выпуска сточных вод. Сброс сточных вод осуществляется через сосредоточенный выпуск, расположенный: а) в стержне реки, б) у берега.

Расход сточных вод (q) 0,4 м3/с.

Расход реки, соответствующий году 95 % обеспеченности, (Q) 120 м3/с. Средняя скорость в реке (Vр) 0,35 м/с.

Средняя глубина (H) 3 м. Коэффициент Шези ( c ) 47,6 м0.5/с.

Скорость истечения сточной воды из выпуска 0,6 м/c (Vo)

РЕШЕНИЕ Определяем необходимость расчета начального разбавления по

соотношению Vo ≥4 p . Vo=0.6, что меньше 4Vp, поэтому для приведенного примера расчет начального разбавления не требуется.

По формуле 2.20 определяем коэффициент турбулентной диффузии

Определяем коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешения α по формуле 2.18 при этом учитываем, что коэффициент извилистости φ = 1. Определение ведем по двум заданным вариантам:

а) ξ =1.5 α =1×1.5×3 0.005450.5 =0.358 м-1/3 б) ξ =1.0 α =1×1×3 0.005450.4 =0.239 м-1/3

По формуле 2.16 определяем коэффициент смешения γ,

а) γ = 1−exp(−0.3583 500) =0.0508 1+1200.4 exp(−0.3583 500)

30