Мониторинг водоёмов по основным показателям качества воды (стр. 6 из 7)
Для самих сточных вод ПДК не нормируются, а определяются предельно допустимые количества сброса вредных примесей, ПДС. Поэтому минимально необходимая степень очистки сточных вод перед сбросом их в водоём определяется состоянием водоёма, а именно, фоновыми концентрациями вредных веществ в водоёме, расходом воды водоёма и др., то есть способностью водоёма к разбавлению вредных примесей.
Запрещено сбрасывать в водоёмы сточные воды, если существует возможность использовать более рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения – повторное или постоянное (многократное) использование одной и той же воды в технологическом процессе; если стоки содержат ценные отходы, которые возможно утилизировать; если стоки содержат сырьё, реагенты и продукцию производства в количествах, превышающих технологические потери; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК. Режим сброса может быть единовременным, периодическим, непрерывным с переменным расходом, случайным. При этом необходимо учитывать, что расход воды в водоёме (дебет реки) изменяется и по сезонам, и по годам. В любом случае должны удовлетворяться требования условия (3.1.2).
В соответствии с изложенным, одной из задач мониторинга и регулирования качества вод в водоёмах является задача определения допустимого состава сточных вод.
Таблица 3.1.1 – предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в водоёмах
| Вещество | Водоёмы I категории | Водоёмы II категории | ||
| ЛПВ | ПДК, г/м3 | ЛПВ | ПДК, г/м3 | |
| Бензол | Санитарно-токсикологический | 0,500 | Токсикологический | 0,500 |
| Фенолы | Органолептический | 0,001 | Рыбохозяйственный | 0,001 |
| Бензин, керосин | То же | 0,100 | То же | 0,050 |
| Сd2+ | Санитарно-токсикологический | 0,010 | Токсикологический | 0,005 |
| Cu2+ | Органолептический | 1,000 | То же | 0,010 |
| Zn2+ | Общесанитарный | 1,000 | - « - | 0,010 |
| Цианиды | Санитарно-токсикологический | 0,100 | - « - | 0,050 |
| Cr6+ | Органолептический | 0,100 | - | 0,000 |
Уравнение баланса растворённой примеси при сбросе её в водоток (реку) с учётом начального разбавления в створе выпуска имеет вид:
(3.1.3)Здесь Ссm, Ср.с , Сф – концентрации примеси в сточных водах до выпуска в водоём, в расчётном створе и фоновая концентрация примеси соответственно, мг/кг;
no и nр.с – кратность разбавления сточных вод в створе выпуска (начальное разбавление) и в расчётном створе, соответственно.
Начальное разбавление сточных вод в створе их выпуска:
, (3.1.4)где Qo = LHV – часть расхода водостока, протекающая над рассеивающим выпуском, имеющим, положим, вид перфорированной трубы, уложенной на дно, м3/с;
q – расход сточных вод, м3/с;
L – длина рассеивающего выпуска (перфорированной трубы), м;
H, V – средние глубина и скорость потока над выпуском, м и м/с.
После подстановки (2.5.4) в (2.5.3) получим, что
(3.1.5)При LHV >> q
(3.1.6)По ходу водостока струя сточной воды расширяется (за счёт диффузии, турбулентной и молекулярной), вследствие чего в струе происходит перемешивание сточной воды с водой водотока. В конечном счете, створ (сечение) струи расширится до створа водотока. В этом месте достигается максимально возможное для данного водотока разбавление вредной примеси. В зависимости от величин кратности начального разбавления, ширины, скорости, извилистости и других характеристик водотока концентрация вредной примеси (Ср.с) может достигнуть значения её ПДК в разных створах загрязнённой струи. Чем раньше это произойдёт, тем меньший участок (объём) водотока будет загрязнён вредной примесью выше нормы. Понятно, что самый подходящий вариант – когда условие (3.1.2) обеспечивается уже в самом месте выпуска и, таким образом, размеры загрязнённого участка водотока будут сведены к нулю.
Расстояние от створа выпуска до расчётного створа, то есть до створа с заданной величиной кратности разбавления, nр.с или – что фактически тоже – с заданной концентрацией вредной примеси, например, равной её ПДК будет равно:
, (3.1.7)где А = 0,9…2,0 – коэффициент пропорциональности, зависящий от категории русла и среднегодового расхода воды водотока;
В – ширина водотока, м;
х – ширина части русла, в которой не производится выпуск (труба не перекрывает всю ширину русла), м;
j – коэффициент извилистости русла: отношение расстояния между створами по фарватеру к расстоянию по прямой;
Reд = V H / D – диффузионный критерий Рейнольдса.
Расширение загрязнённой струи по ходу водотока происходит, в основном, за счёт турбулентной диффузии, её коэффициент
, (3.1.8)где g – ускорение свободного падения, м2/с;
М – функция коэффициента Шези для воды. М=22,3
;Сш – коэффициент Шези, Сш=40…44
.После потенцирования (2.8) получается значение nр.с. в явном виде
. (3.1.9)Подставив выражение для nр.с в (3.1.6) и полагая Ср.с = ПДК, получаем:
]. (3.1.10)Уравнение (3.1.10) означает: если при начальном разбавлении, определяемом величинами L, H, V, и при известных характеристиках водотока j, А, В, х, Reд, Сф необходимо, чтобы на расстоянии S от выпуска стоков концентрация вредного вещества была на уровне ПДК и меньше, то концентрация вредного вещества в стоках перед сбросом не должна быть больше величины Ccm, вычисляемой по (3.1.10). Перемножив обе части (3.1.10) на величину q, приходим к тому же условию, но уже через предельно-допустимый сброс Ccm q = ПДС:
. (3.1.11)Из общего решения (3.1.11) следует тот же результат, который получен выше на основе простых соображений. В самом деле, положим, что решается задача: каким может быть максимальный (предельно допустимый) сброс сточной воды в водоток, чтобы уже в месте выпуска (S=0) концентрация вредного вещества была равна ПДК, а для начального разбавления используется только пятая часть расхода водотока (дебета реки), то есть
LHV = 0,2 Q.
Поскольку при S = 0, nр.с = 1, из (3.1.11) получаем:
ПДС = 0,2 ПДК
На изложенных принципах, в целом, основывается регулирование качества воды в водотоках при сбросе в них взвешенных, органических веществ, а также вод, нагретых в системах охлаждения предприятий.
Условия смешения сточных вод с водой озёр и водохранилищ отличаются от условий их смешения в водотоках – реках и каналах. Полное перемешивание стоков и вод водоёма достигается на существенно больших расстояниях от места выпуска, чем в водотоках.
Заключение
В проделанной работе в полной мере определена значимость и структурированность мониторинга поверхностных водоёмов. Были рассмотрены:
– классификация водных объектов. Определены основные понятия, виды и источники загрязнений;
– общие положения организации мониторинга поверхностных водоёмов Российской Федерации. Выделены основные функции и объекты исследования;
– методы, процесс контроля качества воды. Обозначены предъявляемые требования к пунктам и средствам контроля и расписаны программы контроля поверхностных водоёмов;
– методики расчёта важнейших показателей качества, позволяющие определить, отвечают ли водоёмы предъявляемым нормам и требованиям;
– нормативные документы в области мониторинга и охраны водных объектов Российской Федерации, которые достаточно содержательные для регулирования этой области.
Можно сделать вывод, что при стремительно возрастающей урбанизации важность контроля качества воды должна стать первостепенной задачей для всего человечества. Ведь банально напоминать, что вода – это жизнь, и какой продолжительности она у нас будет, во многом зависит от нашего разумного поведения.
Список использованных источников
1. Иофин З.К. Мировой водный баланс, водные ресурсы Земли, водный кадастр и мониторинг. -Вологда: ВоГТУ, 2009.-141 с.
2. Селезнева А.В. От мониторинга к нормированию антропогенной нагрузки на водные объекты. -Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2007. -105 с. 3. Молчанова Я.П., Заика Е.А., Бабкина Э.И. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. -М.: Форум-Инфрам-М, 2007.- 189 с.
4. Панин В.Ф. Теоретические основы защиты окружающей среды. -Томск : ТПУ, 2009. -115с.
5. Трифонов К.И., Девисилов В.А. Физико-химические процессы в техносфере. -М: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. -240c.
6. Водный кодекс Российской Федерации от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ. 7. Лукашевич О.Д., Колбек М.В., Филичев С.А. Практические работы по экологии и охране окружающей среды. –Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2009. –80с.
8. Цюра Д.В., Ямлеева Э.У. Методы и технические средства контроля качества воды. –Ульяновск: УлГТУ, 2006. –135 с.
9. Постановление Совета Министров-Правительства Российской Федерации от 24 ноября 1993 года № 1229 "О создании Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга".