41

Введение

Рост промышленного и городского водопотребления, сопровождаемый сбросом в реки большого количества сточных вод, приводит к тому, что вода превращается в ценное дефицитное сырьё.

Очистка рек, озёр и водохранилищ осложняется тем, что в сточных водах увеличивается количество трудно биохимически окисляемых и вредных веществ, таких как синтетические моющие средства и другие продукты органического синтеза. Проблема очистки сточных вод ряда отраслей промышленности до концентраций специфических загрязнений, безвредных для водоёмов, ещё не решена. Поэтому эффективная очистка промышленных и городских сточных вод для сохранения чистоты источников водоснабжения является одной из первоочередных водохозяйственных проблем.

Действующие Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами регламентируют качество воды водоёмов в расчётных пунктах водопользования, а не состав сточных вод. Охрана водоёмов от загрязнения не связана со всей их протяженностью, а только с определёнными пунктами, на подходе к которым вода должна отвечать нормативным показателям качества. Условия спуска сточных вод в водоёмы определяют с учётом возможного их разбавления водой водоёма на пути от места выпуска до ближайшего расчётного створа водопользования, что, однако не является необходимым и достаточным условием экологической безопасности поверхностных водных объектов, т.к. на данный момент подавляющее большинство из них уже исчерпали свои биологические резервы, необходимые для своего самоочищения.

Глава 1

Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами.

1.1. Условия сброса сточных вод в водоёмы.

Очищенные на станциях аэрации сточные воды из-за неполноты очистки требуют разбавления чистой водой, причём кратность разбавления определяется в основном остаточным содержанием веществ, не полностью разрушенных в процессе очистки. По мере роста водопотребления положение с разбавлением очищенных сточных вод будет очень напряжённым. В городах и районах с дефицитными водными источниками придётся применять более совершенные методы очистки сточных вод, или подавать воду для разбавления из другой речной системы.

В таких условиях большое значение приобретает внедрение на предприятиях оборотного водоснабжения, повторное использование очищенных сточных вод и рационализация технологии производства в направлении снижения водопотребления, количества и концентрации сточных вод.

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами установлены нормы качества воды по основным санитарным показателям для водоёмов двух видов водопользования:

к первому виду относятся участки водоёмов, используемые в качестве источников централизованного или нецентрализованного питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;

ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для спорта, купания и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых пунктов.

Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования на водоёмах первого и второго вида устанавливаются органами Государственного надзора с учётом перспектив использования водоёма. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам воды в створе, расположенном на проточных водоёмах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоёмах – озёрах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от пункта водопользования.

При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта) первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и самоочищение.

К основным нормативам качества воды относятся следующие:

• Взвешенные вещества.

Содержание взвешенных веществ в воде после спуска сточных вод не должно увеличиваться больше, чем на 0,25 мг/л для водоёма первого вида и на 0,75 мг/л для водоёма второго вида. Для водоёмов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных взвесей, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в воде до 5%.

• Плавающие примеси.

На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел и скопления других примесей.

• Запахи и привкусы.

Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно

• Окраска.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоёмов первого и второго видов.

• Температура.

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более чем на 3^оС.

• Активная реакция.

(рН) воды водоёма после смешения со сточными водами не должна выходить за пределы 6,5-8,5.

• Минеральный состав.

Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов – 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».

• Растворённый кислород.

В воде водоёма после смещения со сточными водами количество растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня.

• Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды в кислороде при 20^оС не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.

• Ядовитые примеси.

Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или косвенное вредное действие на здоровье людей.

Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения устанавливают применительно к двум видам их использования:

• Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных сортов рыбы;

• Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.

Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не разрешается.

При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными выше.

Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах – не ниже 6 мг/л в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК₅ при 20^оС не должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.

Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида – до 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды.

Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.

Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества, входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями вредности, должна быть уменьшена во столько раз, сколько вредных веществ предполагается спустить в водоём.

Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.

Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.

Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды) и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых ей бактерий – собственно самоочищения.

Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности его развития во времени достаточно изучены.

Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада, основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества загрязнений, вносимых в водоёмы.

1.2. Смещение сточных вод с водой водоёмов.

Разбавление сточных вод, внесённых в проточный водоём, происходит по мере их перемещения вниз по течению и смешения с возрастающим потоком. Концентрация загрязнений при этом снижается обратно пропорционально кратности разбавления, величина которой в общем виде определена формулой:

Где q – расход сточных вод в м²/с;

Q – расход воды в реке в створе выпуска сточных вод при 95%-ной

обеспеченности в м²/сек

Концентрация загрязнений по поперечному сечению загрязнённой зоны потока неодинакова. В ней имеется струя с максимальной концентрацией загрязнения С_макс и струя с минимальной концентрацией С_мин. На некотором расстоянии (L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки (Q_cм=Q_L). Неодинаковая концентрация загрязнений выше створа полного смещения обусловлена тем, что отдельные струи смешиваются с неодинаковым количеством чистой воды. Поэтому расчёты проводятся для наиболее неблагоприятного случая, т.е. на минимальную часть расхода реки Q_см, которая обуславливает разбавление сточных вод в максимально загрязнённой части потока. Эту часть расхода реки, которая характеризуется коэффициентом смещения a , определяют по формуле:

,

где L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчётного створа

по фарватеру реки в м.

Коэффициент , учитывающий гидравлические факторы смещения, определяют по формуле:

,

где - коэффициент извилистости русла реки (отношение длины

между двумя пунктами по фарватеру к длине по прямой);

-коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод; принимается для берегового выпуска равным 1, а для выпуска в фарватер – 1,5;

Е - коэффициент турбулентной диффузии.

Для равнинных рек определяется по формуле:

,

где - средняя скорость течения реки в м/сек;

Н_ср - средняя глубина реки в м.

С учётом коэффициента смещения кратность разбавления n в расчётных створах теперь необходимо определять по формуле:

.

Разбавление сточных вод в водохранилищах и озёрах обусловлено перемещением водных масс в основном под действием ветровых течений. При установившемся движении в результате длительного действия ветра одного направления создаётся своеобразное распределение течений. В поверхностном слое, составляющем около 0,4 общей глубины водохранилища Н, течение имеет одинаковое направление с ветром и скорость, изменяющуюся от на поверхности до нуля на глубине 0,4 Н. Ниже размещается слой компенсационного течения противоположного направления.

Так как верхние слои воды по мере продвижения встречаются с новыми слоями, движущимися в обратном направлении, при расчётах нужно учитывать и последующие движения потока. Полное разбавление сточных вод является результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего в пункте выпуска сточных вод, и основного, продолжающегося по мере продвижения сточных вод от места выпуска.

1.3. Требования, предъявляемые к степени очистки сточных вод.

Необходимую степень очистки сточных вод перед выпуском в водоём определяют применительно к приведённым выше показателям вредности. Чтобы правильно определить необходимую степень очистки сточных вод, нужно иметь исчерпывающие данные о количестве сточных вод и их составе, а также материалы обследований водоема, характеризующие его существующие и перспективные гидрологические и санитарные условия.