Одной из важнейших проблем рационального природопользования является проблема регулирования природной водной среды. Решение этой проблемы предопределяет различные подходы, в том числе – ограничение сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, основанное на обязательном соблюдении норм качества водной среды.
С этой целью разработана правовая и организационная основа расчета – установление предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты. Величины ПДС разрабатываются и утверждаются для действующих и проектируемых предприятий водопользователей.
Порядок разработки и утверждения экологических нормативов определен Постановлением правительства РФ от 3 августа 1992 г. «Об утверждении порядка разработки и утверждения экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую ПС, лимитов использования ПР, размещение отходов».
Под предельно допустимым сбросом веществ в водный объект понимается масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимов в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.
|
|
Нормативы предельно допустимых сбросов в водные объекты вредных веществ, образующих либо используемых в процессе производства и хозяйственной деятельности водопользователя, устанавливаются для каждого выпуска сточных вод, исходя из условий недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в установленном контрольном створе или на участке водного объекта с учетом его целевого использования, а при превышении ПДК в контрольном створе – исходя из условия сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды в водных объектах, сформировавшихся под воздействием природных факторов.
Разработанные нормативы ПДС согласовываются водопользователями с территориальными органами Госкомэкологии России, санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России, Росгидромета, территориальными (бассейновыми) органами федерального органа управления использованием и охраной рыбных ресурсов.
Утвержденные нормативы ПДС действительны на период, установленный территориальными (бассейными) органами МПР России по согласованию с территориальными органами Госкомэкологии России, санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России. Росгидромета, территориальными (бассейновыми) органами федерального органа управления использованием и охраной рыбных ресурсов, после чего подлежат пересмотру.
Содержание проекта нормативов ПДС должно включать:
|
|
- характеристику современного состояния водного объекта (участка водного объекта), где указываются гидрологические условия и фоновые показатели качества вод, необходимые для расчёта ПДС; дается наименование и характеристика водного объекта с указанием бассейна и категория использования водного объекта. Качественные и количественные показатели состояния поверхностных вод приводятся в створе водозабора и выше выпуска сточных вод и представлены в прил. 2 (табл. 2.1);
- общие сведения о предприятии с указанием бассейна, принимающего сточные воды предприятия и граничащих с ним характерных объектов: мест водозабора, зон отдыха и купания, других предприятий, сельскохозяйственных угодий и т.д., и карты-схемы предприятия с нанесенными на нее сетями водных коммуникаций и очистных сооружений, указанием мест выпусков и водозаборов (рис.1);
- характеристику предприятия как источника загрязнения водных объектов, включающую перечень загрязняющих веществ в составе сточных вод предприятия по каждому выпуску (прил. 2, табл.2.2 и 2.3), сведения о количестве сточных вод, используемых внутри предприятия как после очистки, так и без нее, сброшенных в водные объекты (прил. 2, табл.2.4). Дается краткая характеристика очистных сооружений, укрупненный анализ их технического состояния к эффективности работы (прил.2, табл.2.5 и 2.6).
К проекту прилагаются результаты анализов качества вод, выполненных лабораторией предприятия или СЭС:
- сброс сточных вод, где должны быть приведены данные о размещении выпусков сточных вод (рис.1), их конструктивные, гидравлические характеристики. по каждому выпуску в водный объект указывается количество и состав очищенных сточных вод, характеристика сточных вод составляется по форме табл.2.7 (прил. 2);
- расчет ПДС, который производится с целью обеспечения норм качества воды водного объекта в контрольном створе, который определяется в каждом конкретном случае органами Госкомприроды с учетом типа и категории водного объекта.
ПДС устанавливают с учетом ПДК веществ в местах водопользования.
ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемого вещества между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. При сбросе нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности, ПДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей. поступающих в водоем или водоток от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы.
Результаты расчетов ПДС заносятся в табл. 2.8. (прил. 2). По результатам расчета нормативов условий сброса сточных вод предприятием должен быть предусмотрен комплекс водоохранных мероприятий, направленных на достижение предельно-допустимого сброса.
8.2. Методика расчета предельно допустимых сбросов
в поверхностные водоемы
B основу расчетов концентрации нормирующих и лимитирующих
показателей вредности токсичных веществ, содержащихся в сточных водах, положен метод В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера [1].
При сбросе сточных вод в речной водоток на конденсацию токсичных
веществ и соответственно на уровень загрязнения оказывают существенное
влияние гидрологические характеристики реки: глубина водотока, скорость
течения, шероховатость поверхности русла, турбулёнтный обмен, место сброса сточных вод, расход сточных вод, температурные условия.
Концентрация токсичных веществ в природных водотоках рас-
определяется с учетом перечисленных выше условий по уравнению:
q + yQ =(q+yQ) , (1)
|
|
где q - расход сточных вод [ /с] который можно принять q = 0,5 м /с;
Q - расход воды в водотоке [ /с]; - концентрация загрязнителя в сточных водах в месте спуска сточных вод [мг/ ];
-концентрация загрязнителя вреке выше места спуска сточных вод [мг/ ];
- концентрация загрязнителя в контрольном створе [мг/ ];
у - коэффициент смешения сточных вод с водой водотока.
Величина является контрольной величиной на период эксплуатации
очистных сооружений и кладется в основу лимита - предельного количества
загрязнения, допустимого для сброса в реку. Величина q определяется
хозяйственной и проектной организацией. Величины Q и y определяются
проектной организацией на специальных гидрологических изысканиях или
данных гидрометеослужбы.
Как известно, расход воды незарегулированных реках подвержен значительным сезонным колебаниям, связанным для равнинных рек с таянием снегов (весенних паводков), прекращением питания атмосферными водами (зимняя межень). Соответственно с изменениями расхода воды изменяется и скорость разбавления загрязненных струй воды рек. Следовательно, протяженность участка реки, в пределах которого происходит процесс разбавления, также меняется (рис. 2).
Для решения задачи прогнозирования санитарного состояния водотока в контрольном створе необходимо решить уравнение 2 относительно . В этом случае получаем ожидаемую концентрацию экотоксиканта в контрольном створе:
(2)
Рис. 2. Схема разбавления концентрации токсичных веществ при сбросе точных вод в природный водоем в контрольном створе .
Коэффициент смешения γ для сточных незарегулированных водотоков
определяется по уравнению:
γ= , (3)
β=exp(-α (4)
|
|
где - расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до
контрольного створа [м];
α - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоток;
α=ξ ϕ (5)
где ξ - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоток,
при выпуске у берега ξ = 1,0;
при выпуске в стрежень ξ = 1,5;
ϕ - коэффициент извилистости реки, который равен отношению расстояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до контрольного створа к расстоянию до этого же пункта по прямой (ф=1,2);
D - коэффициент турбулентной диффузии [ /с], который для равнинных рек определяется по формуле:
D= (6)
где - средняя скорость течения реки на участке между местом выпуска
сточных вод и контрольным створом [м/c];
средняя глубина водоема на том же участке [м].
Возможное разбавление концентрации загрязняющих веществ при сбросе сточных вод в водоток в контрольном створе рассчитывается по формуле:
n=γ (7)
При поступлении в водные объекты нескольких веществ одно-
направленного действия на живые организмы необходимо рассчитать по
уравнению:
q= (8)
Расчет ПДС производится по наибольшим среднечасовым расходам
сточных вод q [ /час] фактического периода спуска сточных вод. ПДС [г/час] определяется для всех категорий водопользования по уравнению:
ПДС=q , (9)
Пример
Рассчитать предельно допустимый сброс веществ на участке реки со
следующими характеристиками водотока и сточных вод (КВ - категория
воды, О,q - расходы воды и сточных вод, Н и V - глубина и скорость реки,
расстояние до фарватера):
КВ | Q,м | H,м | V, | q, | ,м |
1 | 52 | 2,6 | 1,1 | 0,5 | 700 |
при следующих концентрациях вредных веществ (БПК - биохимическое
потребление кислорода, ВВ - взвешенные вещества);
Концентрация загрязнителя | БПК | ВВ | Нефть | Нитраты | Цинк | Бензол | Свинец | |
В водотоке, | 1,6 | 26 | 0,04 | 28 | 0,56 | 0,3 | 0,01 | 6,1 |
В сточных водах, мг/л | 70 | 48 | ___ | 190 | 4,5 | 3,6 | 3,6 | ___ |
Решение
1. Определяем параметры сброса примеси.
1.1. Определяем коэффициенты оценки влияния местности - выпуска сточных вод у берега ξ, извилистости реки ϕ, турбулентной диффузии D:
принимаем ξ = 1, ϕ=1,2;
D = VH/200 = 1,1 2,6/200 - 0,0143 /с.
1.2. Определяем коэффициент а оценки точки сброса сточных вод:
a = ξ ϕ =1 =0,367
1.3. Определяем коэффициент смещения у
=exp(- exp(-0,367·(0,0143/
γ = (1 - )/(1 + Q = (1 - 0,039)/(1 + 52 ·0,038/0,5) = 0,1924.
2. Определяем ожидаемую концентрацию в створе
Сумма ПДК = 1245,7.
БПК | ВВ | Нефть | Нитраты | Цинк | Бензол | Свинец | ||
, мг/л | 4,856 | 12,52 | 0,00038 | 35,7125 | 0,747576 | 0,571366 | 0,1809 | 5,81 |
ПДК, мг/л | 3 | 0,25 | 0,000001 | 10 | 0,05 | 0,003 | 0,0003 | 6 |
/ПДК | 1,619 | 50,095 | 380,957 | 3,57125 | 14,95151 | 190,4552 | 603,042 | 0,968 |
3.Проверяем основное условие выполнения норм ПДК:
= 1245,7; много больше 1.
3.1. Определяем разбавление концентрации в контрольном створе n:
n = 20,005.
8.3. Методика расчета коэффициента экологической опасности