Сравнительное распределение запасов пресной воды у поверхности Земли (без ее запасов в горных породах)

Производственное предприятие непосредственно  несет  ответственность за превышение тех или иных показателей качества воды, а следовательно, обязано соблюсти установленные нормативы за счет совокупности технических  и технологических мероприятий, направленных  на снижение или предотвращение изменения качества воды.

При этом возникает  немало сложностей,  связанных преимущественно с гидрологическими факторами (профиль дна, извилистость реки, глубина).

Например, разбавление зависит от расхода воды в реке, который периодически меняется в разное время года и разные годы. Поэтому в экстремальных для данного района погодных условиях, требуемое    разбавление на расстоянии от места сброса до контрольного створа не обеспечивается. Кроме того, в воде  могут присутствовать    примеси от других предприятий,   расположенных выше по течению,  образующее фоновое загрязнение.

При установлении требований к  спуску сточных вод в водоемы учитывают:

-         расход, качественный состав сточных вод и режимы их отведения;

-         характер использования водного объекта сейчас и на перспективу;

-         ПДК вредных веществ в воде водоема  применительно к виду водопользования;

-         состояние водного объекта в районе проектируемого  или действующего предприятия, качество воды в водоеме, ее гидрогеологические характеристики (расход, скорость течения, глубина и т.д.) выше и ниже места сброса сточных вод в водоемы, конструкции устройств для сброса сточных вод  предельно допустимых концентраций недостаточно  для обеспечения  качества  воды.

              Чтобы гарантировать качество воды в створе водопользования или водопотребления, для каждого предприятия должен устанавливаться предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ. Согласно ГОСТу предельно допустимый сброс вредного вещества – это его масса 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.

              ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и  оптимального распределения  массы сбрасываемых веществ.

              В крупных промышленных центрах с большим  количеством населения сточные воды нередко  сбрасывают в черте городской застройки, т.е. первым пунктом водопользования является  данный населенный пункт.

              В подобных случаях требованиях, установленные к составу  и  свойствам воды водоема или водотока, должны относиться к самим сточным водам, кроме  тех случаев,  когда выпускное устройство сразу обеспечивает  разбавление примеси до неопасных концентраций.

              Для инженера  производства это означает, что сточные воды должны либо очищаться, либо разбавляться перед сбросом в водный объект, либо рассеиваться сразу после их выпуска до установления нормативов  - предельно допустимых концентраций .

              Спуск сточных вод в водоемы регламентируется «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения».

              Правила распространяются на проектируемые, расширяющие, действующие и реконструируемые предприятия.

              Независимо от нормативных требований к качеству воды в водном объекте существуют производственные ограничения на сброс сточных вод, которые предприятие обязано неукоснительно выполнять.

              Запрещается сбрасывать в водные объекты следующие виды сточных вод:

-         воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть пригодны для максимального использования в системах оборотного и повторного  водоснабжения или устройства бессточных производств;

-         воды с ценными примесями, подлежащими утилизации на данном или других предприятиях;

-         воды, содержащие производственное сырье, реагенты, полупродукты и конечные продукты производства в количествах, превышающих установленные  нормативы технологических  потерь;

-         воды,  включающие вредные вещества, для которых не установлены   предельно допустимые концентрации;

-         воды, которые с учетом их состава и местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве при соблюдении санитарных требований.

Особенно недопустим  сброс   в водные объекты кубовых  остатков и

технологических отходов.

Технологическая эффективность применяемых методов очистки еще

не определяет полностью возможность сброса сточных вод в конкретный водоем.

Поэтому сброс сточных вод  недопустим:

-         при размещении предприятия на маломощном водоеме;

-         при наличии в сточных водах высокотоксичных веществ;

-         в водоем, на котором уже размещены другие объекты, создающие высокое фоновое загрязнение.

              Контроль и управление качеством Н2О в водных объектах предусматривает  решение следующих задач:

1)     определение требуемой степени очистки (обеззараживание) сточных  вод;

2)     строительство предприятия и установление достаточной степени разбавления сточных вод для того, чтобы в пункте водопользования примеси рассеивались до неопасных концентраций;

3)     прогнозирование качества воды на перспективу.

Контрольная работа

              Контрольная работа  предусматривает выполнение расчетного задания  по определению возможности сброса  сточных вод предприятия в водоем. Задача решается   как для водотоков, так и для непроточных водоемов.

                В пособии рассматривается этот вопрос на примере водотоков.

Задача

           Предприятие осуществляет сосредоточенный выпуск в водоток сточных вод, содержащих вредные компоненты, концентрация каждого из которых – Сст. Выпуск сточных  вод производится с берега ( в стержень  реки) с максимальным расходом qст. Расчетный створ пункта водопользования расположен от места выпуска сточных вод на расстоянии L ниже по течению водотока. На участке смешения водоток имеет средний объемный расход Qв, среднюю глубину русла – Нв и среднюю скорость потока – Vв. Фоновая концентрация вредных веществ  в водотоке – Сф.

Требуется:

1)     определить кратность разбавления сточных вод в расчетном створе водопользования;

2)     определить концентрацию каждого вредного компонента сточных вод после смешения  с водотоком в расчетном створе водопользования;

3)     составить уравнение  материального баланса смешения сточных вод предприятия с водотоком;

4)     оценить санитарное состояние воды в расчетном створе пункта водопользования. Сделать выводы.

Методические указания

           Основное уравнение смешения сточных вод предприятий с водотоком  (уравнение материального баланса) имеет вид

                               (1)

где Qв и qст – расход воды в водотоке и расход сточных вод, м3/с;

Сф, Сст, Сппв – соответствующие концентрации данного вредного компонента в водотоке (фоновая), в сточных водах и перед расчетным пунктом водопользования, мг/л;

 – коэффициент  смешения, показывающий долю воды в водотоке, участвующей в смешении.

              Решив это уравнение относительно Сппв, имеем

      (2)

              Расчет коэффициент  смешения γ для проточных водоемов проводится по уравнению Фролова – Родзиллера:

                    (3)

            (4)

где L – расстояние по фарватеру реки от места спуска сточных вод в водоем до створа ближайшего пункта  водопользования, км:

              α- коэффициент, учитывающий влияние гидрологических факторов  смешения сточных вод.

                                          (5)

где ξ – коэффициент, учитывающий месторасположение водотока (для берегового выпуска ξ = 1, для руслового ξ = 1,5 );

              φ- коэффициент извилистости водотока;

                                                         (6)

где l - расстояние от места выпуска сточных вод в водоток до створа ближнего  пункта водопользования по прямой, км;

D – коэффициент турбулентной диффузии, который для равнинных рек определяется по формуле

,                                          (7)

где  Vв – средняя скорость течения на участке между выпуском сточных вод в водоток и створом пункта водопользования, м/с;

        Нв – средняя глубина водотока на том же участке, м.

Для приближенных расчетов принимают D=0,005 м2/с (средние условия смешения, равнинные реки), D = 0,02 м2/с (интенсивные условия смешения, горные реки).

              Прогноз санитарного состояния воды осуществляется с учетом лимитирующих показателей каждого из вредных веществ, содержащихся в сточных водах.

              Если вредные компоненты  сточных вод (или хотя бы один) имеют различные признаки вредности, то прогноз осуществляется путем сравнения Сппв с установленным для данного вещества значением ПДК:

                            (8)

Если в сточных водах присутствуют компоненты, обладающие одинаковыми признаками вредности (эффектом суммации), то состояние воды в водотоке будет соответствовать установленным нормативам при условии, что:

                                          (9)

              При выпуске сточных вод в водоток происходит снижение концентрации загрязняющих веществ за счет перемешивания сточной воды с водной средой. Интенсивность процесса количественно характеризуется кратностью разбавления n  и зависит в основном от размеров водотока, скорости и направления движения в нем воды.

              Для водоемов с направленным движением расчет кратности разбавления производят по формуле:

                            (10)

              В начальном сечении кратность разбавления равна 1, поскольку коэффициент смешения γ=0.

              Максимальная предельная концентрация вредного вещества Сlimст в сточных водах, которая не вызовет загрязнение водотока свыше установленного норматива (СПДК) определяется по формуле:

        (11)

Значение Сlimcт положено в основу проектирования мероприятий по санитарной охране водного объекта. По результатам решения уравнения (11) можно определить  те условия, при которых разбавление стоков  в  водотоке до ПДК невозможно, и сброс должен быть вообще исключен.

Данные по водному объекту хозяйственно – питьевого и культурно –бытового назначения

Таблица 2.