Теоретическая часть. 2. Комиссаров А.В. Методические указания по выполнению лабораторных работ (часть 2) – Орел: ОрелГТУ

Практическая работа №1.

Оценка качества природных вод и определение направлений возможного их использования

Цель работы:

- оценить качество природных вод, определить категорию вод с учетом их природного состава;

- определить направления возможного их применения с учетом основных характеристик вод.

Теоретическая часть

 

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах (системы отопления, охлаждения, гидроэнергетика) или входит составной частью выпускаемой продукции (например, пищевая промышленность). При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие природные водные объекты.

Сточные воды можно сбрасывать в природные водные объекты, при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

В соответствии с действующим законодательством в области водопользования, все водные объекты подразделяются на два вида водопользования [10, 8]:

I вид — хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование;

II вид — рыбохозяйственное водопользование.

 

Каждый вид водопользования разделен еще и на категории.

Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование. I категория — водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. II категория — водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.

Рыбохозяйственное водопользование. Высшая категория — места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов;

I категория — водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

II категория — водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Нормы качества воды водных объектов включают:

— общие требования к составу и свойствам воды, водных объектов в зависимости от вида водопользования;

— перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

В расчетном створе вода должна удовлетворять нормативным требованиям [5, 12]. В качестве норматива используется предельно допустимая концентрация — ПДК. Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект. Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования отвечают три ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. Для рыбохозяйственных: санитарно-токсикологический, общесанитарный, токсикологический, рыбохозяйственный, органолептический.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными; вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов — неконсервативными.

Совокупность всех природных процессов в загрязненных водах, ведущих к восстановлению первоначальных свойств и состава воды, называет процессом самоочищения природных вод. Совокупность разбавления и самоочищения составляют обезвреживающую способность природного водного объекта.

 

Представим ситуацию, когда промышленное предприятие сбрасывает сточные воды после технологического процесса (рис. 1а,б).

 

 

 

а)

 

C ожид ≤ ПДК

б)

 

Рис. 1. Ситуационная схема сброса и смешения сточных вод:

а) ПП – промышленное предприятие, ОС – очистные сооружения,

0-0 – нулевой створ, I-I – расчетный створ.

б) v_p – скорость движения воды, м/с;

Q – расход воды в водном объекте, м³/ч;

С _загр – концентрация загрязняющих веществ при выходе с

производства, мг/л;

С _допуст – допустимое к сбросу в природный водный объект содержание загрязняющих веществ, мг/л;

С _ожид – суммарная концентрация загрязняющих веществ с учетом фонового содержания примесей, мг/л.

 

При сбросе сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования расчетный створ должен устанавливаться на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно - питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территории населенного пункта). На непроточных водоемах и водохранилищах - в одном километре в обе стороны от пункта водопользования.

Таким образом, для разных видов водопользования качество воды водного объекта, при сбросе в него сточных вод, должно соответствовать в расчетном створе (рис. 2а, 26).

 

 

 

 

Рис.2. Ситуационная схема для проточного природного водного объекта:

а) — культурно-бытового (М — населенный пункт);

б) — рыбохозяйственного водопользования,

ПП – промышленное предприятие,

ОС – очистные сооружения,

0-0 – нулевой створ,

I-I – расчетный створ.

 

При сбросе сточных вод в водные объекты санитарное состояние водного объекта в расчетном створе считается удовлетворительным, если соблюдается следующее условие [3, 4]:

 

Σ_i ⁿ [С_рс\С_пдк ] = 1

где С_рс — концентрация i-го вещества в расчетном створе при условии одновременного присутствия нескольких веществ, относящихся к одному и тому же ЛПВ; i = 1, 2,.... n — количество веществ с одинаковым ЛПВ; С_пдк — предельно допустимая концентрация i – того вещества.

Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты — разбавление [8].

В практике расчетов используют понятие — кратность разбавления. Кратность разбавления в водотоке у расчетного створа выражается зависимостью:

 

n = (γQ + q) \ q

где γ — коэффициент смешения, показывающий, какая часть воды водотока участвует в разбавлении; q — максимальный расход сточных вод; Q — расчетный минимальный расход воды водотока в контрольном створе.

При определении кратности разбавления сбрасываемых сточных вод водой водотока расчетный расход Q принимается при следующих условиях [17]:

‑ для не зарегулированных водотоков — расчетный минимальный среднемесячный расход воды года 95%-й обеспеченности;

‑ для зарегулированных водотоков — установленный гарантированный расход ниже плотины (санитарный пропуск) с учетом исключения возможных обратных течений в нижнем бьефе;

‑ расчетный расход может быть получен в установленном порядке в органах Роскомгидромета.

Природные свойства воды объясняют ее широкое, практически неограниченное применение. Будучи уникальным растворителем, природная вода может содержать различные по составу и количеству добавки. Возможность использования воды в конкретной области определяется соответствием качества требованиям потребителей. Эти требования, как правило, регламентируются государственными стандартами, другими нормативными документами.

Регламентация сохранения чистоты воды, недопустимости сброса неочищенных или недостаточно очищенных вод, предупреждение негативного влияния сооружения или реконструкции промышленных предприятий на санитарное состояние водоемов и водостоков являются основными задачами нормирования водопользования. Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава, в пределах которых надежно обеспечивается здоровье населения, приемлемые условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта [13, 14].

Введение в эксплуатацию новых и реконструкция существующих предприятий, цехов, технологических процессов возможно лишь при знании класса опасности веществ, которые находятся в природных водах (табл. 1), их ПДК и методов их определения в воде.

 

Таблица 1