Пдк сброса сточных вод в водные объекты. Качество воды водных объектов

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.

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 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

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

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.

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

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

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

* 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:

Так как 10 < С < 60, то

Поскольку выпуск береговой, а извилистость русла слабо выражена, то определим а следующим образом:

Для упрощения вычисления коэффициента смешения предварительно вычислим β:

Кратность разбавления сточных вод промышленного предприятия в расчетном створе согласно выражению (8.16) составит

Система мер по охране вод включает нормирование качества воды в водном объекте; регламентацию сброса нормированных веществ в водоемы со сточными водами; регламентацию различных видов деятельности, влияющих на состояние вод; организационно-технические мероприятия, связанные с рационализацией водопользования и др.

Нормирование качества воды водоемов проводится по категориям в зависимости от их назначения: хозяйственно-питьевого (для водоснабжения предприятий пищевой промышленности и жилищно-бытового сектора), культурно-бытового (для купания, рекреации), рыбохозяйственного (три категории для выращивания рыб различной хозяйственной ценности) водопользования. Критерии качества воды как природного ресурса для разных пользователей не могут быть едины. Нормы качества воды водных объектов включают требования к составу и свойствам воды для различных видов водопользования, а также величины ПДК веществ в воде.

Для характеристики качества воды в водном объекте, а также для установления возможности сброса сточных вод через биологические очистные сооружения и определения эффективности применения биохимического метода очистки используют следующие показатели:

Предельно допустимая концентрация химического вещества в водоеме, мг/дм 3 , при которой оно не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения в течение жизни и не ухудшает гигиенические условия водопользования. В общей сложности установлено свыше 1 900 ПДК для вод различного назначения. Каждое значение ПДК относится к одному из лимитирующих показателей вредности (ЛПВ). ЛПВ - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. Различают три вида ЛПВ: органолеп-тические, общесанитарные, санитарно-токсикологические. При отсутствии значений ПДК временно устанавливаются величины ориентировочно допустимых уровней нормированных веществ (ОДУ). Для веществ в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты и от ЛПВ установлены классы опасности: 1-й -чрезвычайно опасные, 2-й - высокоопасные, 3-й - опасные, 4-й - умеренно опасные.

Биохимическое потребление кислорода (БПК), мг 0 2 /дм 3 - количество кислорода, используемого при биохимическом окислении органических веществ за определенное время инкубации пробы (2, 5, 10, 20 суток). Например, БПК 6 - 5 суток. Полное БПК показывает, какое предельное количество кислорода может быть удалено из воды за счет биологического окисления органических отходов. Так, для питьевой воды полное БПК п (состояние, когда все биологически окисляемые вещества разложились микроорганизмами) не должно быть более 3,0 мг 0 2 /дм 3 при 20 °С. Необходимость определения этого показателя вызвана частично тем, что наличие в сбрасываемых в водоем сточных водах большого количества аэробно разлагаемых органических веществ может привести к снижению содержания в воде растворенного кислорода, что нежелательно для обитателей водоема, прежде всего для рыб.

Химическое потребление кислорода (ХПК), определенное бихроматным методом (окисление бихроматом калия и серной кислотой), т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимое для окисления содержащихся в 1 дм 3 воды восстановителей, мг 0 2 /дм 3 . Для нахождения значения ХПК требуется гораздо меньше времени, чем для определения ВПК. При применении бихроматного метода получаются более высокие значения расхода кислорода в процессе разложения органики, чем при определении ВПК, что эквивалентно большему содержанию окисляемой органики, т. к. окисляются даже те органические вещества, которые микроорганизмы окислить не могут. Чем меньше различаются значения ХПК и ВПК для пробы воды, тем эффективнее будет биохимическая очистка стоков. В питьевой воде ХПК не должно быть больше 15 мг 0 2 /дм 3 .

Органолептические показатели - вкус, запах и цвет воды. Обычно вкус определяют только питьевой воды. Он зависит от растворенных в воде веществ. Различают четыре основных вкуса: соленый, кислый, сладкий и горький. Запах природных вод может быть землистым, хлорным, нефтепродуктовым и т. п. Его интенсивность определяют по пятибальной шкале (0 - запах не ощущается и 5 - запах очень сильный, вода не пригодна к употреблению). Цветность воды - санитарный показатель, позволяющий судить о наличии в ней примесей. Выражается в градусах цветности, определяется колориметрически.

Помимо химических и механических примесей в воде присутствуют микроорганизмы, в том числе патогенные. Анализ воды на присутствие всех болезнетворных организмов (бактерий, вирусов и простейших) - задача трудная и дорогостоящая. Поэтому разработаны упрощенные тесты, с помощью которых определяют содержание индикаторных бактерий *- кишечных палочек. Наличие их в воде, как правило, сопровождается присутствием болезнетворных микроорганизмов и свидетельствует о ее загрязнении. Поэтому важной характеристикой качества воды является число лак-тозоположительных кишечных палочек (ЛКП) в 1 дм 3 .

В питьевой воде не должно содержаться ни одной кишечной палочки в 100 мл пробы.

При использовании воды для питьевых (рекреационных) нужд нормируются 11 основных санитарно-гигиенических показателей ее состава и свойств, характеризующих содержание взвешенных веществ, плавающих примесей, растворенного кислорода, возбудителей заболеваний, запах, вкус, окраску, температуру, кислотность (рН), минеральный состав, ВПК. Для нескольких сотен токсичных веществ установлены ПДК (табл. 4.7). Определяются ПДК в контрольном створе водоема (поперечном сечении потока, в котором контролируется качество воды). Для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, нормируются 9 основных показателей: содержание взвешенных веществ, плавающих примесей, растворенного кислорода, ядовитых веществ, окраску, запах и вкус, кислотность (рН), ВПК.

Качество поверхностных вод может характеризоваться по индексу загрязнения вод (ИЗВ), которому соответствует 7 классов разной степени загрязнения. Определяется ИЗВ как 1/6 суммы средних концентраций: растворенного кислорода, БПК 5 , азота аммонийного и нитритного, нефтепродуктов и фенолов.

В загрязненных сточными водами водных объектах протекают сложные процессы, ведущие к восстановлению естественного состояния рек, озер, водохранилищ. Совокупность гидродинамических, химических, биохимических и физических процессов, приводящих к снижению концентрации загрязняющих веществ в воде водных объектов, называют самоочищением. Количественной характеристикой этого процесса является ассимилирующая способность водного объекта - способность водоема или водотока принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования. В процессах самоочищения озер и водохранилищ большую роль играют сапрофитная аэробная микрофлора, гидробионты-фильтра-торы и водная растительность.

Условия отведения сточных вод в водоемы определяются с учетом степени смешения стоков с водой водного объекта в контрольном створе, а также фонового состава и свойств воды водных объектов в местах выпуска сточных вод. Фоновыми называют концентрации веществ в воде, рассчитанные для фонового створа водоема с учетом всех источников поступления этих веществ, кроме рассматриваемого предприятия. Для каждого выпуска сточных вод расчетным путем устанавливаются предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ - максимальная масса этих веществ в сточных водах при отведении в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе, соответствующих категории водопользования (хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, ры-бохозяйственного). ПДС устанавливается с учетом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и распределения массы загрязнителей между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

ПДС устанавливаются на определенный период (с дальнейшей корректировкой в сторону уменьшения) для предприятий и организаций, имеющих самостоятельные выпуски сточных вод в водные объекты, и утверждаются соответствующими органами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды.

При расчете ПДС необходимо иметь в виду, что, при поступлении в водные объекты нескольких веществ 1-го и 2-го классов опасности с одинаковым ЛПВ с учетом фоновых концентраций, должно соблюдаться соотношение

с г I пдк х +с 2 / пдк 2 +...+с п / пдк п < 1,

где Cj, ..., С л - концентрации примесей в контрольном створе; ПДК Х, ..., ПДК п - соответствующие значения ПДК. При принятии решения о возможности сброса сточных вод используют правило: если выполняется неравенство то сброс промышленных стоков запрещается.

Расчет концентрации загрязняющих веществ в контрольном створе осуществляется с учетом кратности разбавления.

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.