Реферат: Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами
Реферат: Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами
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 3оС.
- 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 20оС 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 20оС 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 Смакс и струя с минимальной концентрацией Смин. На некотором расстоянии (L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки (Qcм=QL). 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 Qсм, 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;
Нср - 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.
Необходимая степень очистки сточных вод выражается уравнением:
Сстq+CpaQ
(aQ+q)Cпр.д ,
Где Сстq – концентрация загрязнений в сточных водах, с которой
они могут быть спущены в водоём, в г/м3;
Ср – концентрация загрязнений в водоёме выше места выпуска сточных вод в г/м3;
Q – расход воды в водоёме в м3/сек;
Q – количество сточных вод в м3/сек;
а – коэффициент смешения;
Спр.д – предельно допустимая концентрация загрязнений в расчётном створе в г/м3.
После соответствующих преобразований уравнения получаем:
Сст
.
Величины Ср, - а и Q определяют на основании изысканий или по данным органов гидрометеорологической службы. Створы ближайших пунктов водопользования устанавливаются органами Государственного надзора с учётом данных о перспективах использования водоёма.
Кроме определения величины Сст , при проектировании следует определять концентрацию загрязнений в максимально загрязнённой струе выше расчётного створа и сопоставлять её с требованиями, предъявляемыми к качеству воды водопользователями, расположенными на этом участке реки. Если концентрация загрязнений выше приемлемой для водопользователей величину Сст нужно соответственно уменьшить.
При спуске в водоёмы сточных вод, содержащих несколько вредных веществ, учитывают комплексное действие этих веществ .в одних случаях токсическое действие одного вредного вещества ослабляется присутствием другого вредного или безвредного вещества. В других случаях оно резко усиливается, а при наличии вредных веществ, имеющих такой же лимитирующий показатель вредности, - суммируется. Суммарное действие токсичных соединений является наиболее частным случаем, поэтому при сбросе в водоём сточных вод, содержащих несколько вредных веществ с одинаковыми показателями вредности, предельно допустимую концентрацию каждого из них нужно уменьшить пропорционально числу таких веществ.
Часто производственные сточные воды содержат вредные вещества, относящиеся по действию к различным группам вредности.
В этих случаях их предельно допустимую концентрацию определяют по каждой группе в отдельности.
Данные группы – группы лимитирующего показателя вредности (ЛПВ) распределены на:
a) Группу санитарно – токсикологического ЛПВ, куда входят хлориды, сульфаты и нитраты, для которых должно выполнятся условие
b) Группу рыбохозяйственного ЛПВ, в которой одно загрязняющее вещество – нефтепродукты (НП), для которых должно выполнятся условие
