Дипломная работа: Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к выпускной квалификационной работе
(обозначение документа)
Уфа 2006
Содержание
Реферат
Введение
1 Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности
1.1 Сточные воды пищевой промышленности
1.1.1 Сточные воды мясной промышленности
1.1.2 Сточные воды молочной промышленности
1.1.3 Сточные воды пивоваренной промышленности
1.2 Влияние сточных вод на состояние водоемов
1.2.1 Влияние органических загрязнений на состояние водоемов
1.2.2 Влияние неорганических соединений на состояние водоемов
1.2.3 Последствия теплового загрязнения естественных водоёмов
1.2.4 Влияние СПАВ на состояние водоемов
1.2.5 Влияние нефтепродуктов на водную флору и фауну
1.2.6 Сокращение запасов пресных вод из-за загрязнения
1.3 Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека
1.4 Методы очистки сточных вод
1.4.1 Механическая очистка
1.4.2 Химический метод
1.4.3 Физико-химический метод
1.4.4 Биологический метод
1.5 Охрана водных ресурсов
2 Правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области охраны природных вод
3 Методика расчета нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты со сточными водами
3.1 Расчет кратности разбавления
3.2 Определение концентраций, допустимых к сбросу СПДС
3.3 Расчет нормативов ПДС
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Реферат
СТОЧНЫЕ ВОДЫ, ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД, ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА, МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Объект исследования – сточные воды пищевой промышленности.
Цель дипломной работы – оценка экологической опасности сточных вод пищевой промышленности.
Задачи: оценить влияние сточных вод на состояние природных вод, на растительный и животный мир водоемов и здоровье человека. Отобразить правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области охраны природных вод. Рассчитать предельно допустимые сбросы вредных веществ в водоем.
Пояснительная записка 67 стр., рисунков 1, таблиц 6 , источников 17.
Введение
С каждым годом все острее встает проблема взаимоотношений человека с окружающей средой. Развитие промышленности, стремительное освоение некогда заповедных районов в ряде случаев нанесли природе неисправимый ущерб. Сброс промышленных сточных вод приводит к загрязнению естественных водоемов. Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота и др.).
В настоящее время проблема загрязнения водных объектов является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение - «вода - это жизнь». Без воды человек не может прожить более трех суток, но, даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. Науке известно более 2,5 тыс. загрязнителей природных вод. Это пагубно влияет на здоровье населения и ведет к гибели рыб, водоплавающих птиц и других животных, а также к гибели растительного мира водоёмов. При этом не только ядовитые химические и нефтяные загрязнения, избыток органических и минеральных веществ также опасны для водных экосистем. Очень важным аспектом загрязнения водного бассейна Земли является тепловое загрязнение, которое представляет собой сброс подогретой воды с промышленных предприятий.
Экологический аспект данной проблемы состоит в том, что загрязнение водоемов сточными водами приводит к изменению химического состава, нарушению круговорота веществ, разрушению естественных экосистем, исчезновению видов, генетическому ущербу.
Социальный аспект состоит в том, что загрязнение природных вод приводит к нарушению качества питьевой воды, вызывает различные заболевания, наносит эстетический ущерб, т.е. население не может использовать водоемы в рекреационных целях.
Затраты на ликвидацию загрязнений, на очистку сточных вод, плата за сброс сточных вод в водные объекты являются экономическим аспектом данной проблемы.
Политическим аспектом является проведение различных программ по охране водных ресурсов, принятие законов в области охраны водных объектов и условий сброса сточных вод.
Объектом исследования являются сточные воды пищевой промышленности.
Целью дипломной работы является оценка экологической опасности сточных вод пищевой промышленности.
Задачи:
- рассмотреть состав сточных вод пищевой промышленности;
- оценить влияние сточных вод пищевой промышленности на состояние природных вод, на растительный и животный мир водоемов и здоровье человека;
- рассмотреть правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области охраны природных вод;
- рассчитать предельно допустимый сброс вредных веществ в водоемы
1 Экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности
Водные ресурсы являются основой жизни и деятельности народов, проживающих на Земле, и обеспечивают экономическое, социальное благополучие населения, существование животного и растительного мира.
Воды являются возобновляемым, но ограниченным и уязвимым природным ресурсом.
Масштабное водохозяйственное строительство для удовлетворения все возраставших потребностей народного хозяйства и населения в водных ресурсах, в большинстве, осуществлялось без необходимого учета отдаленных последствий и возможных изменений природных циклов в гидросфере, что привело к появлению столь же масштабных негативных изменений в состоянии водных объектов. По сути, водные ресурсы уже не могут в полной мере считаться возобновимыми. Практически все поверхностные и значительная часть подземных водных объектов, особенно в европейской части страны и в районах размещения крупных промышленных и сельскохозяйственных комплексов, испытывают значительное антропогенное воздействие, что выразилось в загрязнении, истощении и деградации водных объектов.
Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика (менее 0,4%), высокая активность водообмена многократно увеличивает их запасы. Под активностью водообмена понимается скорость возобновления отдельных водных ресурсов гидросферы, которая выражается числом лет (или суток), необходимых для полного возобновления водных ресурсов.[3]
Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами различных предприятий, в том числе и пищевой промышленности.
Сточные воды пищевой промышленности занимают среди стоков других производств одно из первых мест по объему и концентрации загрязнений.
1.1 Сточные воды пищевой промышленности
По степени интенсивности отрицательного воздействия предприятий пищевой промышленности на объекты окружающей среды первое место занимают водные ресурсы.
По расходу воды на единицу выпускаемой продукции пищевая промышленность занимает одно из первых мест среди отраслей народного хозяйства. Высокий уровень потребления обуславливает большой объем образования сточных вод на предприятиях, при этом они имеют высокую степень загрязненности и представляют опасность для окружающей среды. Сброс сточных вод в водоемы быстро истощает запасы кислорода, что вызывает гибель обитателей этих водоемов. (таблица 1.1)
Таблица 1.1 Состав сточных вод различных пищевых производств
| Показатель | Состав сточных вод различных производств | |||||
| пива | Безалкогольных напитков | Кормовые дрожжи | Мясокомби-нат | молокозавод | Хлебопекарный завод | |
| Взвешенные вещества, мг/дм3 | 600 | 320 | 20 | 2300 | 350 | 150 |
| рН | 7,0 | 8 | 10 | 7,5 | 8,5 | 6,9 |
| Сухой остаток, мг/дм3 | 3000 | 2000 | 1000 | 600 | 500 | 900 |
| ХПК, мгО/дм3 | 500 | 1000 | 20 | 500 | 400 | 680 |
| БПК, мгО2/дм3 | 1000 | 700 | - | 800 | 200 | 450 |
| Содержание жира, мг/дм3 | - | - | - | 200 | 100 | - |
Таким образом, сточные воды мясной, молочной и пивоваренной промышленности занимают по загрязнениям одно из первых мест среди других видов пищевой промышленности. [12]
1.1.1 Сточные воды мясной промышленности
Все количество воды, потребляемое на различные технологические процессы, отводится из предприятий в виде сильно загрязненных сочных вод. Количество воды, расходуемой на отдельных предприятиях, колеблется в довольно широких пределах. Оно зависит от мощности предприятия, его производственного профиля, технического оборудования и размеров призаводской территории. Большое влияние на величину расхода воды оказывает также вид и возраст животных подвергающихся забою и переработке.
Сточные воды мясоперерабатывающего предприятия образуются в основном при мойке мясного сырья, водяном душировании колбас и мытье оборудования, инвентаря, тары и полов.
В производственный сток попадают жир, частицы мяса, кровь, белки, соль, фосфаты.
В мясной промышленности образуются два основных потока сточных вод - производственные и бытовые. Производственные стоки подразделятся на содержащие жир (стоки цехов первичной переработки, кишечного, пищевых жиров, субпродуктного, колбасного, технических полуфабрикатов) и на не содержащие жир (стоки остальных цехов, а также часть сточных вод кишечного цеха, незагрязненные условно- чистые воды от теплообменных аппаратов, вакуум-насосов, силовой и котельной установок). Из общего объема сточных вод объем производственных стоков составляет 70-75 %, не содержащих жир 4-8 %, а условно чистых 14-18 %. Объем сточных вод 8-12 %. [9]
В пробе общего стока мясоперерабатывающего предприятия содержится, мг/л: 526 взвешенных веществ, 46,5 жиров, 320 эфироизвлекаемых, 1,7 алюминия, 2,3 нефтепродуктов, 2,9 железа, 56 кальция, 0,15 меди, 94 натрия, 0,12 никеля, 0,2 стронция, 1,9 цинка, 1020 плотного осадка, 2,4 сероводорода и сульфидов, 1600 сухого остатка, 2,7 фосфатов, 35 фосфора общего, 1,4 фторидов, 95 хлоридов, 9,7 азота аммонийных солей, 2,1 азота нитратов. ХПК и БПК пробы составляют соответственно 2450 и 1020 мг/л, рН = 7,4.
Сточные воды предприятий мясной промышленности имеют высокую степень бактериальной обсемененности. Особую опасность представляют содержащиеся в них патогенные микроорганизмы – кишечная палочка, яйца глистов, сибирская язва и другие. Поэтому перед сбросом в водоемы или на земляные площадки сточных вод предприятий мясной промышленности их необходимо подвергать механической и биологической очистке и обеззараживанию. В случае присоединения системы канализации к городскому коллектору, сточные воды перед сбросом необходимо очищать от жира и животных отбросов. [13]
1.1.2 Сточные воды молочной промышленности
Сточные воды, сбрасываемые предприятиями молочной промышленности, можно разделить на четыре вида: производственные, хозяйственно-бытовые, теплообменные, ливневые.
Соотношение количеств отдельных видов сточных вод складывается на каждом молочном предприятии по-разному, и состав их меняется в зависимости от времени года. Самое большое количество загрязнений содержится в сточных водах в летние месяцы.
Производственные сточные воды являются наиболее загрязненными. Они образуются в результате различных технологических операций, а также при мойке емкостей и уборке производственных помещений. Их нагрузка по БПК5 зависит от ряда факторов и при экономном хозяйствовании (без спуска побочных продуктов в канализацию) колеблется в пределах от 500 до 2000 г О2 на 1 м3.
Хозяйственно- бытовые сточные воды составляют большую часть общего количество сточных вод. Их нагрузка зависит исключительно от количества людей на производстве и живущих на территории предприятии, а также от степени обеспечения предприятия санитарным и хозяйственным оборудованием и, выраженная в БПК5, составляет в среднем 400 г О2 на 1 м3.
Теплообменные сточные воды относятся к группе так называемых условно чистых вод. Они образуются при охлаждении молочного оборудования (пастеризаторов, охладителей, емкостей), а также холодильной аппаратуры и чаще всего благодаря небольшой степени загрязнений направляются в сборник оборотных вод. Оттуда часть воды идет на мойку помещений, а часть сбрасывается через чересной перелив в канализацию. Нагрузка теплообменных вод по БПК5 около 20 г О2 на 1 м3.
Ливневые сточные воды образуются из атмосферных осадков, которые, проходя через околоземные слои воздуха, улавливают пыль, газы, продукты неполного сгорания топлива. Их нагрузка зависит от состояния территории предприятия, покрытия кровли, вида колесного транспорта и его интенсивности, степени загрязнения воздуха, интенсивности и длительности дождя. Нагрузка по БПК5 колеблется в пределах от 30 до 100 г О2 на 1 м3.
В зависимости от системы канализационной сети сточные воды отводятся в водоем либо по одному общему коллектору, либо по нескольким. При общей сточной канализации производственные, хозяйственно-бытовые, ливневые и теплообменные сточные воды попадают в один канализационный водовод и направляются к ближайшему водоему. При раздельной канализации сбрасываются вместе производственные и хозяйственно бытовые воды, а в ливневую канализацию направляются также теплообменные воды.[5]
Производственные сточные воды молочных предприятий относятся к группе стоков с органическими загрязнениями. Загрязнения этих вод состоят главным образом из органических веществ в виде водных растворов, коллоидных суспензий (таблица 1.2).
Таблица 1.2 Состав сточных вод молочных предприятий
| Состав, мг/дм3 | Наименование предприятия | ||
| Гормолзавод | Завод сгущенного и сухого молока | Сыродельное предприятие | |
| рН | 6,5-8,5 | 6,8-7,4 | 6,2-7,0 |
| Взвешенные вещества | 350 | 350 | 600 |
| Азот общий | 60 | 50 | 90 |
| Фосфор | 8 | 7 | 16 |
| Жиры | До 100 | До 100 | До 100 |
| Хлориды | 150 | 150 | 200 |
| БПКполн | 1200 | 1000 | 2400 |
Свежие производственные стоки имеют белый или желтоватый цвет. Реакция их щелочная. Так как в сточных водах содержатся белковые вещества, углеводы и жиры, они быстро повергаются загниванию и закисанию. Наступает сбраживание молочного сахара в молочную кислоту, что приводит к осаждению казеина и других протеиновых веществ. Загнивание последних сопровождается выделением очень неприятного запаха. рН сточных вод при этом снижается до 4,5. Самыми опасными для водоемов являются сточные воды, сбрасываемые при производстве казеина, твердых сыров и творога.
Производственные сточные воды молочных заводов, кроме перечисленных выше загрязнений, содержат химические соединения, применяемые для мойки емкостей, аппаратуры и полов (детергенты).
Сточные воды предприятий молочной промышленности в случае сброса их в водоемы без предварительной очистки оказывают вредное воздействие на воду последних. В результате биохимического окисления органические соединения, содержащиеся в сточных водах, из водоемов поглощают большое количество кислорода, в результате чего фауна и флора водоемов могут погибнуть.[7]
Органические вещества, попадающие в водоемы со сточными водами мясной и молочной промышленности, вызывают процессы гниения. В результате чего резко уменьшается содержание кислорода в воде, что вызывает так называемые заморы – массовую гибель рыб и других животных. [1]
1.1.3 Сточные воды пивоваренной промышленности
В пивоваренной и солодовенной промышленности воду применяют для производства солода, варки сусла, мойки аппаратуры и емкостей, охлаждения. Расход воды зависит от принятой схемы водоснабжения, степени обеспечения предприятия водой и, наконец, от оборудования заводов.
Наиболее существенная часть в водном балансе пивоваренных заводов приходится на теплообменные воды. Вода для целей охлаждения может быть использована однократно, но может и возвращаться для рециркуляции. Оборотная система требует межоперационного охлаждения воды, но более выгодна в отношении расхода воды, а при недостатке свежей воды необходима.
Рециркуляция теплообменных вод имеет большое значение для водного хозяйства пивоваренного завода. Исключение теплообменных вод не влияет в сторону снижения загрязнений, отводимых со сточными водами, но позволяет значительно сократить размеры некоторого оборудования очистных станций для сточных вод.
Температура общих сточных вод пивоваренных заводов близка к 20єС. Реакция почти нейтральная, период времени, в течение которого они загнивают, очень короткий и составляет 2-3 ч. В случае особо низких концентраций этот период несколько более длительный. Сточные воды содержат сравнительно большое количество биогенных элементов: азота, фосфора и калия. Это имеет большое значение при сельскохозяйственном использовании сточных вод и при их биологической очистке. Показатели, характеризующие загрязнения сточных вод, - окисляемость, БПК5 и содержание взвешенных веществ - в среднем в два раза выше, чем в типичных городских стоках, но на отдельных предприятиях они могут быть несколько меньшими, а на других - в несколько раз большими.[5]
Количество израсходованной воды, а также сточных вод на пивоваренных заводах зависит от целого ряда факторов, сложившихся на данном предприятии. Если принять, что на единицу пива или солода приходится всегда одинаковое количество загрязнений, отводимых со сточными водами, то увеличение количества сточных вод сопровождалось бы снижением их концентрации. Это предположение было бы правильным только при условии, что на всех предприятиях применяется одна и та же схема использования сырья, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства, используются одинаковые технологические методы, созданы одинаковые условия производства, и установлено идентичное оборудование. Но поскольку в условиях пивоваренной промышленности нет реальных оснований для такого предположения, сточные воды на разных предприятиях получаются с разной характеристикой (таблица 1.3).
Таблица 1.3 Состав сточных вод пивоваренных предприятий
| Показатели | В среднем | Минимум | Максимум |
| рН | 7,3 | 5,1 | Выше 9,0 |
| БПК5, мг/л | 611,3 | 1,0 | 8830 |
| Расход перманганата, мг/л | 380 | 21,6 | 4480 |
| Взвешенные вещества, мг/л | 303,6 | 0 | 5885 |
| Сухой остаток, мг/л | 913,7 | 280 | 13020 |
Непосредственный сброс в водоем теплых теплообменных сточных вод как условно чистых в обход очистных сооружений возможен только в том случае, если на пивоваренном заводе существует отдельная канализационная сеть для непосредственного сброса ливневых вод, но это неблагоприятно сказывается на состоянии водоема. Теплообменные воды, повышая среднюю температуру вод, с которыми они смешиваются, тем самым затрудняют растворение кислорода воде, а, следовательно, и ход процесса самоочищения.[5]
1.2 Влияние сточных вод на состояние водоемов
Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств среды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава, в частности появления в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных.
Из-за загрязнения природных вод они оказываются непригодными для питья, купания, водного спорта и технических нужд. Особо пагубно оно влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.[8]
Последствия загрязнения опасны, прежде всего, для всех живых обитателей морей и океанов. Эти последствия разнообразны. Первичные критические нарушения в функционировании живых организмов под действием загрязняющих веществ возникают на уровне биологических эффектов: после изменения химического состава клеток нарушаются процессы дыхания, роста и размножения организмов, возможны мутации и канцерогенез; нарушаются движение и ориентация в морской среде. Морфологические изменения нередко проявляются в виде разнообразных патологий внутренних органов: изменений размеров, развития уродливых форм. Особенно часто эти явления регистрируются при хроническом загрязнении.
Все это отражается на состоянии отдельных популяций, на их взаимоотношениях. Таким образом, возникают экологические последствия загрязнения. Важным показателем нарушения состояния экосистем является изменение числа высших таксонов - рыб. Существенно изменяется фотосинтезирующее действие в целом. Растет биомасса микроорганизмов, фитопланктона, зоопланктона. Это характерные признаки эвтрофикации морских водоемов, особенно они значительны во внутренних морях, морях закрытого типа. В Каспийском, Черном, Балтийском морях за последние 10-20 лет биомасса микроорганизмов выросла почти в 10 раз. В Японском море сущим бедствием стали "красные приливы", следствие эвтрофикации, при которой бурно развиваются микроскопические водоросли, а затем исчезает кислород в воде, гибнут водные животные и образуется огромная масса гниющих остатков, отравляющих не только море, но и атмосферу.
Загрязнение Мирового океана приводит к постепенному снижению первичной биологической продукции. По оценкам ученых, она сократилась к настоящему времени на 10%. Соответственно этому снижается и ежегодный прирост других обитателей моря.
Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря, загрязняющие вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают равновесное состояние водных экологических систем. В результате процессов превращения загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием природных факторов, в водных источниках происходит полное или частичное восстановление их первоначальных свойств. При этом могут образовываться вторичные продукты распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние на качество воды.
Промышленные сточные воды, содержат растворимые, нерастворимые и коллоидные вещества. Характер и концентрация загрязнений могут оказывать на состояние воды в водоемах самое разнообразное влияние. Взвешенные вещества после сброса в реку могут частично раствориться, а их нерастворимая часть увеличит содержание суспензии в воде. Некоторые вещества, будучи сброшенными в водоем в растворимом состоянии, вследствие изменения pH среды или других химических реакций могут вызвать образование вторичных взвешенных веществ. Примером такого рода изменений является окисление железистых солей в реке, в аэробных условиях, с образованием нерастворимой гидроокиси железа.[16]
Попадание в водоем сточных вод, содержащих суспензии, весьма неблагоприятно отражается на его состоянии. Осаждаясь, суспензии заиливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образоваться вредные соединения и даже отравляющие вещества, такие, как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь воды и задерживает процессы фотосинтеза в водяных растениях, особенно в водорослях, которые под действием солнечного света образуют кислород, необходимый для окисления органических загрязнений.
Загрязнения, попадающие в сточные воды в растворимом состоянии, содержат большое количество минеральных и органических соединений. Многие из этих соединений оказывают вредное или отравляющее действие на растительные и животные организмы, живущие в воде, и приводят к тому, что вода становится непригодной для употребления в коммунальном хозяйстве и промышленности.
К минеральным токсическим соединениям можно отнести соли свинца, мышьяка, фтора, хрома меди. Токсическим действием отличаются также кислоты и основания, поскольку они вызывают изменения pH среды, доводя его до величины ниже 6,5 или выше 8,0. при таких изменениях наступает гибель или приостанавливается жизнедеятельность организмов, принимающих активное участие в процессе самоочищения водоемов.[17]
Все более становится проблема загрязнения поверхностных вод органическими соединениями, неблагоприятно отражающегося на вкусовых качествах и запахе воды. Органические соединения с трудом поддаются разложению, замедляя в тоже время биологические процессы, имеющие решающее значения для самоочищения поверхностных вод.
Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное воздействие оказывают все загрязнения, которые, так или иначе, способствуют снижению содержанию кислорода в воде. Поверхностно- активные вещества- жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствуют газовому обмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщения воды кислородом.
Основную группу соединений составляют соединения, вредное действие которых вызывается расходованием растворенного в воде кислорода на процессы их разложения и окисления. Загрязнения могут подвергнуться окислению в результате химических или биологических процессов. Например, сульфиты в водной среде, содержащей кислород, при соответствующем pH подвергаются химическому окислению до образования сульфатов, а закисные соли железа – до образования окисных солей. Органические загрязнения городских и промышленных стоков окисляются в результате биологических процессов. В сточных водах пищевой промышленности загрязнения содержатся главным образом в виде растворимых органических соединений – углеводов, органических кислот, белков и жиров, которые при растворении в воде подвергаются биологическому окислению.
Среди загрязнений, сбрасываемых в поверхностные воды, значительное место занимают соединения, приводящие к возникновению в воде неприятного запаха и вкуса, что особенно недопустимо в случаях, когда вода предназначается для хозяйственных нужд и нужд пищевых производств. Присутствие некоторых минеральных веществ, например, соединений железа, даже в ничтожных концентрациях значительно ухудшает вкус воды. Неприятный запах и вкус придают воде сероводород, который образуется в анаэробных условиях в результате биологических процессов восстановления сернистых соединений, и хлорфенол, который образуется при хлорировании воды, содержащей фенол.[10]
1.2.1 Влияние органических загрязнений на состояние водоемов
В состав органических загрязнителей входят главным образом углерод, водород, кислород и азот. Окисление этих элементов обуславливают многие неблагоприятные ситуации, создающиеся в загрязненных реках и озерах.
При попадании органических веществ со сточными водами концентрация растворенного кислорода уменьшается. Это вызвано окислением органических веществ бактериями или простейшими. Естественное перемешивание воды с воздухом в принципе способно возместить удаленный кислород, однако это происходит не сразу. Поначалу возникает конкуренция между факторами, способствующими обеднению воды кислородом и факторов, восстанавливающими содержание кислорода в воде.
В потоке выделяются четыре основные зоны:
зона чистой воды (высокий уровень растворенного кислорода) выше места сброса сточных вод;
зона ухудшения качества воды (уровень растворенного кислорода падает);
зона ущерба (относительно постоянный и очень низкий уровень растворенного кислорода);
зона восстановления (повышение уровня растворенного кислорода).
Зона чистой воды. Эта зона находится вверх по течению от источника сброса сточных вод; здесь в чистой воде обитают рыбы, моллюски, личинки поденок и ручейников и многие другие виды. Чтобы выжить, этим животным требуется растворенный в воде кислород. Если концентрация кислорода в воде снижается, то эти чувствительные к кислороду виды исчезают первыми. К ним относятся форель, окунь, лосось, минога.
Зона ухудшения качества воды. Эта зона находится ниже по течению от места сброса в реку органических отходов. Виды, которые способны выживать при несколько пониженных уровнях растворенного кислорода, называются умеренно толерантными. К этим видам относятся: мокрица, бокоплав, моллюск, прудовик, пиявка и некоторые виды водорослей и простейших.
Зона ущерба. Эта зона, следующая за зоной ухудшения качества воды, характеризуется тем, что растворенный в воде кислород практически отсутствует. При крайне низкой концентрации кислорода в воде способны выживать лишь немногие виды, а многочисленные виды, которые характерны для чистой воды, полностью исчезают. Их замещает группа организмов, называемых толерантными вследствие их способности обитать в условиях крайне низкого содержания кислорода. Один из таких организмов - трубочник, питающийся различными остатками и способный существовать при содержании кислорода в воде всего 0,5 мг/л. Другой обитатель загрязненного донного ила – личинка – крыска. Эта личинка дышит при помощи длинной дыхательной трубки, достигающей поверхности воды. Их может быть так много, что они покрывают сплошным колеблющимся красным ковром все дно ручья или речки. Еще один обитатель этой зоны - красная личинка комара- дергуна, или «мотыль». Как и трубочник, она питается донным илом.
В зоне чистой воды многие виды сосуществуют в тесном соседстве друг с другом, причем каждый вид представлен умеренным числом особей. В зоне ущерба обитает очень небольшое число видов, но численность их может быть колоссальной. Если в зоне ущерба не удается обнаружить большого количества организмов, устойчивых к загрязнениям, то весьма вероятно, что какие-либо ядовитые химические отходы препятствуют увеличению их числа.
Зона восстановления. За зоной ущерба следует зона восстановления. Здесь воды становится чище и пропускает солнечный свет. В результате этого содержание кислорода воде увеличивается до более приемлемых значений. С осветлением воды и восстановлением количества кислорода в воде начинают появляться водоросли. Их присутствие может привести к колебаниям содержания кислорода в воде. В дневные часы водоросли выделяют кислород как побочный продукт фотосинтеза. Однако ночью дыхание водорослей и их разложение приводит к вторичному уменьшению концентрации кислорода. Эти вызванные наличием водорослей колебания содержания кислорода в воде могут привести к тому, что типичное водное сообщество, организмы которого требуют для своего существования кислорода, уже не восстановятся. Ниже зоны восстановления могут снова появиться виды, характерные для зоны чистой воды. Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей.[11]
1.2.2 Влияние неорганических соединений на состояние водоемов
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения меди, цинка, кадмия, меди, фтора, хлора, ртути, свинца, цианида, роданида. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен на рисунке 1
Рисунок 1 – Токсический эффект наиболее распространенных загрязнителей
Степень токсичности:
0 - отсутствует;
1 - очень слабая;
2 - слабая;
3 - сильная;
4 - очень сильная.
Загрязнения не обязательно должны быть токсичными, чтобы вызвать гибель водных организмов и ли снизить качество воды. Примерами таких загрязнений могут служить фосфаты и нитраты.
Углерод, кислород, водород, азот в форме нитратов, фосфор в виде фосфатов относятся к элементам питания, т.е. это «пища», необходимая для роста и развития растений. В небольших количествах им требуются даже другие элементы, в частности железо, медь и кальций.
Озера с большим количеством этих необходимых растениям элементов называют эвтрофными.[11]
Эвтрофикацией называется процесс ухудшения качества воды из-за избыточного поступления в водоем так называемых «биогенных элементов», в первую очередь соединений азота и фосфора. Эвтрофикация — нормальный природный процесс, связанный с постоянным смывом в водоемы биогенных элементов с территории водосборного бассейна. Однако в последнее время на территориях с высокой плотностью населения или с интенсивно ведущимся сельским хозяйством интенсивность этого процесса увеличилась многократно из-за сброса в водоемы коммунально-бытовых стоков, стоков с животноводческих ферм и предприятий пищевой промышленности. Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов следующий.
1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды редко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, которым эти растения создают места обитания или для которых они являются вышерасположенным звеном пищевой цепи.
2. Сильно размножившиеся в верхних горизонтах воды растения (особенно водоросли) имеют намного большую суммарную поверхность тела и биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов (происходит так называемый «летний замор»).
3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема, где происходит их разложение. Однако донная растительность из-за эвтрофикации погибает, и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается, между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно расходуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донной и придонной фауны. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».
4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан. В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, практически полностью разрушая или очень сильно трансформируя его экосистемы, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения.[17]
1.2.3 Последствия теплового загрязнения естественных водоёмов
Повышение температуры в водоёмах пагубно влияет на жизнь водных организмов. В течение длительной эволюции холоднокровные обитатели водной среды приспособились к определённому интервалу температур. Для каждого вида существует температурный оптимум, который на определённых стадиях жизненного цикла может несколько изменяться. В определённых пределах эти организмы способны приспосабливаться к жизни при более высоких или более низких температурах. Если организм живет в условиях самых высоких температур присущего ему интервала, он настолько к ним приспосабливается, что гибель его может наступать при температурах несколько более высоких, чем для организма, постоянно живущего в условиях более низких температур. Большая часть водных организмов быстрее приспосабливается к жизни в более тёплой воде, нежели в более холодной. Однако эта способность к адаптации не имеет абсолютных максимальных или минимальных пределов и меняется в зависимости от вида.
В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.
Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения.
Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Гоффа, скорость химической реакции удваивается с увеличением температуры на каждые 10єС. Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В свою очередь это повышает их потребность в кислороде. В то же самое в результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нём живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100%- ную гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных границ температурного интервала.
Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций превышает способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок.
Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются.
Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоём органических и минеральных веществ, происходит процесс эвтрофикации, то есть резкого повышения продуктивности водоёма. Азот и фосфор, служа питанием для водорослей, в том числе микроскопических, позволяет последним резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают закрывать друг другу свет, в результате чего идёт процесс их массового отмирания и гниения, сопровождающийся ускоренным потреблением кислорода, вплоть до полного его исчерпания. А в этом случае, как уже говорилось, вся экосистема может погибнуть.
Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на: экономические (потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения); социальные (эстетический ущерб от деградации ландшафтов); экологические (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).[16]
1.2.4 Влияние СПАВ на состояние водоемов
Эти соединения относятся к «экологически жестким»: они очень трудно ассимилируются водной средой и крайне неблагоприятно изменяют состояние водоемов. На их окисление расходуется много растворенного кислорода, а это сокращает распад в воде других вредных примесей. Под воздействием даже небольших количеств СПАВ в водоемах образуется обильная и стойкая пена, которая скапливается там, где течение реки задерживается плотинами, запрудами, шлюзами и другими перегораживающими устройствами. Способность к пенообразованию проявляется у большинства СПАВ уже при концентрации 1 – мг/л и не устраняется в процессе очистки сточных вод. Поступая в водоемы и водотоки, пена распространяется на значительные расстояния, осаждается на берегах, разносится ветром. Присутствие детергентов резко ухудшает органолептические свойства воды: уже при концентрациях ПАВ 1 – 3 мг/л вода приобретает неприятный вкус и запах, интенсивность которых зависит от химической природы детергента. Наличие в воде ПАВ снижает ее способность насыщаться кислородом. На равнинных реках уже при их концентрациях 1 мг/л интенсивность аэрации может понизиться на 60%.
Присутствие в водоемах поверхностно – активных веществ изменяет химический состав природных вод и естественный ход протекающих в них химических и биохимических процессов, угнетающе действует на биоценозы водной среды, у рыб СПАВ вызывают жаберное кровотечение и удушье, у теплокровных животных - нарушения химических процессов в клеточных мембранах, вызывает гибель многих гидробионтов. Так, смертельная концентрация ПАВ для многих рыб составляет 3 – 5 мг/л, для планктона – около 1 мг/л. При содержании в воде 120 мг/л детергентов анионного или 71 мг/л катионного типа резко замедляется рост водорослей. При этом нельзя не учитывать возможный эффект совместного действия ПАВ и других токсикантов, поступающих в природные воды, например, пестицидов. Присутствие в воде и на побережьях большого количества ПАВ снижает эстетическую ценность водных объектов и возможность их использования для целей рекреации. К тому же фосфорсодержащие детергенты способствуют развитию процесса эвтрофикации водоемов.
ПАВ парализует деятельность микроорганизмов, разрушающих органические вещества, при этом они плохо поддаются биохимическому разложению в водоемах: за три недели содержание синтетических ПАВ снижается на 20 – 50 %, затем их разложение идет еще более медленными темпами и через 6 месяцев в воде еще остается 20 – 45 % от исходного количества.[6]
1.2.5 Влияние нефтепродуктов на водную флору и фауну
Все компоненты нефти - токсичны для морских организмов. Нефть влияет на структуру сообщества морских животных. При нефтяном загрязнении изменяется соотношение видов и уменьшается их разнообразие. Так, обильно развиваются микроорганизмы, питающиеся нефтяными углеводородами, а биомасса этих микроорганизмов ядовита для многих морских обитателей. Доказано, что очень опасно длительное хроническое воздействие даже небольших концентраций нефти. При этом постепенно падает первичная биологическая продуктивность моря. У нефти есть еще одно неприятное побочное свойство. Ее углеводороды способны растворять в себе ряд других загрязняющих веществ, таких, как пестициды, тяжелые металлы, которые вместе с нефтью концентрируются в приповерхностном слое и еще более отравляют его. Ароматическая фракция нефти содержит вещества мутагенной и канцерогенной природы, например бенз(а)пирен. Сейчас получены многочисленные доказательства наличия мутагенных эффектов загрязненной морской среды. Бенз(а)пирен активно циркулирует по морским пищевым цепочкам и попадает в пищу людей.
Наибольшие количества нефти сосредоточены в тонком приповерхностном слое морской воды, играющем особенно важную роль для различных сторон жизни океана. В нем сосредоточено множество организмов, этот слой играет роль "детского сада" для многих популяций. Поверхностные нефтяные пленки нарушают газообмен между атмосферой и океаном. Претерпевают изменения процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена, меняется отражательная способность (альбедо) морской воды.
Больше всего страдают от нефти птицы, особенно когда загрязняются прибрежные воды. Нефть склеивает оперенье, оно утрачивает теплоизолирующие свойства, и, кроме того, птица, выпачканная в нефти , не может плавать. Птицы замерзают и тонут. Даже чистка перьев растворителями не позволяет спасти всех пострадавших.Остальные обитатели моря страдают меньше. Многочисленные исследования показали, что нефть, попавшая в море, не создаёт ни постоянной, ни долговременной опасности для живущих в воде организмов и не накапливает в них, так что её попадание в человека по пищевой цепи исключено.По последним данным, значительный вред флоре и фауне может быть нанесен только в отдельных случаях. [17]
1.2.6 Сокращение запасов пресных вод из-за загрязнения
Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км в год. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.
Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно
возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод - 85% сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10 - 12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.
Реки всегда были источником пресной воды. Но в современную эпоху они стали транспортировать отходы. Отходы на водосборной территории по руслам рек стекают в моря и океаны. Большая часть использованной речной воды возвращается в реки и водоемы в виде сточных вод. До сих пор рост очистных сооружений отставал от роста потребления воды. И на первый взгляд в этом заключается корень зла. На самом деле все обстоит гораздо серьезнее. Даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные неорганические вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в очищенных сточных водах. Такая вода вновь может стать пригодной для потребления только после многократного разбавления чистой природной водой. И здесь для человека важно соотношение абсолютного количества сточных вод, хотя бы и очищенных, и водного стока рек.[17]
Мировой водохозяйственный баланс показал, что на все виды водопользования тратится 2200 км воды в год. На разбавление стоков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира. Расчеты на 2000 г. в предположении, что нормы водопотребления уменьшатся, а очистка охватит все сточные воды, показали, что все равно ежегодно потребуется 30 -35 тыс. км пресной воды на разбавление сточных вод. Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к исчерпанию, а во многих районах мира они уже исчерпаны. Ведь 1 км очищенной сточной воды "портит" 10 км речной воды, а не очищенной - в 3 - 5 раз больше. Количество пресной воды не уменьшается, но ее качество резко падает, она становится не пригодной для потребления.
Человечеству придется изменить стратегию водопользования. Необходимость заставляет изолировать антропогенный водный цикл от природного. Практически это означает переход на замкнутое водоснабжение, на маловодную или малоотходную, а затем на "сухую" или безотходную технологию, сопровождающуюся резким уменьшением объемов потребления воды и очищенных сточных вод.
Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека.
Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии - 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности - сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды.
Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал, - на 11-20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю - на 23%, к Аральскому - на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.
Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения.[16]
1.3 Влияние загрязненных природных вод на здоровье человека
Значение воды для поддержания здоровья населения на высоком уровне обусловлено той ролью, которую она играет для удовлетворения физиологических и гигиенических потребностей, а также рекреационных целей.
Согласно данным ООН, в мире выпускается около 1 млн. наименовании в год ранее не существовавшей продукции, в том числе до 100 тыс. химических соединений, из которых почти 15 тыс. являются потенциальными токсикантами.
Росту числа заболеваний, обусловленных загрязнением воды, способствует тот факт, что на очистные сооружения водопроводных станций поступает вода низкого качества. По оценкам американских ученых, многие реки, используемые как источники питьевой воды, содержат не менее 10% очищенных сточных вод.
Попытки выявить интоксикации или заболевания, связанные с загрязнением водоисточников химическими веществами, предпринимаются с середины 20 века. Однако, несмотря на интенсивное загрязнение рек и озер ксенобиотиками, достоверные данные о влиянии их на здоровье человека ограничены, а подчас ненадежны и разноречивы. С одной стороны, это – следствие того, что участки водоемов, используемые для хозяйственно – питьевого водоснабжения, находятся в зонах санитарной охраны, а, следовательно, под строгим санитарным контролем. С другой стороны, интенсивное загрязнение водного объекта, как правило, исключает неорганизованное использование его для питьевых целей либо по эстетическим соображениям, либо из-за неблагоприятных органолептических свойств воды.
Сказанное выше никоим образом не снимает остроты проблемы охраны здоровья в связи с химическим загрязнением водных объектов. Следует помнить, что очистные сооружения водопроводной станции не обладают барьерной функцией по отношению к растворенным в воде химическим веществам. Более того, не исключается возможность неблагоприятного действия растворенных в воде веществ опосредовано, через биологические цепи.
Главным с гигиенических позиций требованием к качеству питьевой воды является ее безопасность в эпидемическом отношении. Другими словами, вода не должна вызывать заболеваний, обусловленных действием биологического фактора (загрязнителя). По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно – гигиенических норм водоснабжения. Так, на планете количество заболевших от использования загрязненной воды приближается к 2 млрд. человек.
Водным путем передается большинство кишечных инфекций: брюшной тиф, дизентерия, паратифы, сальмонеллезы, холера и др. доказана роль воды при распространении эпидемического гепатита А, (болезнь Боткина) и полиомиелита, являющихся вирусными заболеваниями, большой группы так называемых антропозоонозов, передающихся от больного животного человеку.
Всплеск заболеваний вызывают многие химические вещества, растворенные в наших прудах, озерах, реках. Железо провоцирует сердечно – сосудистые болезни, кадмий разрушает структуру ДК. Никель поражает кожу. Цинк выводит из строя почки. Алюминий парализует центральную нервную и иммунную системы (особенно у детей).[10]
1.4 Методы очистки сточных вод
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленные сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.
Очисткой сточных вод называется их обработка с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Методы очистки можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.[10]
1.4.1 Механическаяочистка
Этот метод очистки сточных вод применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. Механическая очистка позволяет выделить из промышленных до 95%, многие из которых (как ценные материалы) используются в производстве.
В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов.
Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.
Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность.
Для очистки сточных вод, содержащих нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.[3]
1.4.2 Химический метод
Этот метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.
1.4.3 Физико-химический метод
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества. Из физико-химических методов чаще всего применяются коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д., а также электролиз. Электролиз заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ при протекании электрического тока. Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях – электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной промышленности.
Сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионно-обменных смол и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.[17]
1.4.4 Биологический метод
Широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод, основанный на использовании закономерностей биохимического самоочищения рек и других водоемов. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т.д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).
Используются различные типы биологических устройств: биофильтры, биологические пруды и аэротеки.
В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления.
В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало - активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии (не слипающиеся в хлопья) омолаживают бактериальную массу ила.
Перед биологической очисткой сточные воды подвергают механической очистке, а после биологической (для удаления болезнетворных бактерий) и химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.). Биологический метод дает лучшие результаты при очистке коммунально-бытовых отходов, а также отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.
С целью уменьшения загрязнения гидросферы желательно вторичное использование в замкнутых ресурсосберегающих, безотходных процессах в промышленности, капельное орошение в сельском хозяйстве, экономное использование воды в производстве и в быту.[2]
1.5 Охрана водных ресурсов
Борьба против загрязнения, засорения и истощения вод должна проводиться
всеми доступными в современных условиях мерами и средствами, путем осуществления предупредительных мер по охране вод и ликвидации существующих причин их загрязнения, засорения и истощения. Запрещено вводить в эксплуатацию предприятия, цехи, агрегаты, коммунальные и другие объекты, если они не обеспечены устройствами, предотвращающими загрязнения вод. Предприятия, организации и учреждения не должны допускать загрязнения и засорения поверхности водосборов производственными, бытовыми и другими отходами и отбросами.
Все промышленные предприятия, использующие воду, обязаны предпринимать меры к уменьшению ее расхода и прекращению сброса сточных вод путем совершенствования технологии производства и схем водоснабжения, развивать безводные технологические процессы, заменять водяное охлаждение воздушным, внедрять оборотное водоснабжение и другие технические приемы, исключающие сброс сточных вод. Должны быть созданы технически совершенные очистные сооружения и устройства, обеспечивающие надлежащую очистку сточных вод от загрязняющих веществ.
В водные объекты запрещается сбрасывать:
сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ориентированный допустимый уровень (ОДУ), а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;
сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточного производства, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности;
неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хозяйственно – бытовые сточные воды и поверхностный сток с территорий промышленных площадок и населенных мест;
сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний; опасные в эпидемическом отношении сточные воды могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания.[10]
2 Правовые основы и методы обеспечения природоохранного законодательства в области охраны природных вод
Основным документом является Конституция Российской Федерации, которая закрепляет право каждого человека «на благоприятную окружающую среду, на достоверную информацию о ее состоянии и на возмещение ущерба, причиняемого его здоровью или имуществу экологическими правонарушениями»
В соответствии с этим принят ряд законов и правовых нормативных актов, регламентирующих положение данной статьи, которые представлены в таблице 2.1
Таблица 2.1 - Ряд законов и правовых нормативных актов
| № | Название | Дата | Номер |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Федеральные законы РФ | |||
| 1 | ФЗ «Водный кодекс РФ» | 30.12.2001 | № 167-ФЗ |
| 2 | ФЗ «Об охране окружающей среды» | 10.01.2002 | № 7-ФЗ |
| 3 | ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» | 14.03.1995 | № 33-ФЗ |
| 4 | ФЗ «Об экологической экспертизе» | 22.11.1995 | № 173-ФЗ |
| 5 | ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» | 30.03.1999 | № 52-ФЗ |
| Постановления правительства РФ | |||
| 6 | ППРФ «О порядке утверждения нормативов допустимого воздействия на водные объекты» | 30.12.2006 | № 881 |
| 7 | ППРФ «Об утверждении Положения об осуществлении государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов» | 25.12.2006 | № 801 |
| 8 | ППРФ «Об утверждении Правил резервирования источников питьевого водоснабжения» | 20.11.2006 | №703 |
| 9 | ППРФ «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов» | 10.4.2007 | №219 |
| 10 | ППРФ «О ставках платы за пользование водными объектами, находящимися в федеральной собственности» | 30.12.2006 | № 876 |
| 11 | ППРФ «О порядке подготовки и принятия решения о предоставлении водного объекта в пользование» | 30.12.2006 | №844 |
| 12 | ППРФ «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов» | 10.4.2007 | № 219 |
| Положения правительства РФ | |||
| 13 | «Положение об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в РФ» | 16.05.2000 | № 372 |
| Законы Республики Башкортостан | |||
| 14 | «О государственном комитете Республики Башкортостан по экологии и природопользованию» | 29.02. 1992 | |
| 15 | «Экологический кодекс Республики Башкортостан» | 28.10.1992 | |
| 16 | «Водный кодекс Республики Башкортостан» | 13.07.1993 | |
| 17 | «Об особо охраняемых природных территориях в Республике Башкортостан» | 31.07.1995 | № 5-З |
| Госты | |||
| 18 | « Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мобильные средства очистки поверхностных вод. Общие технические требования» | 30.7.1995 | ГОСТ Р 22.6.02-95 |
| 19 | «Охрана природы. Гидросфера. Критерии и показатели качества воды для орошения» | 10.12.1990 | ГОСТ 17.1.2.03-90 |
| 20 | «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения» | 27.11.1984 | ГОСТ 2761-84 |
| 21 | Вода. Общие требования к отбору проб | 21.4.2000 | ГОСТ Р 51592-2000 |
| 22 | « Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа» | 11.8.1981 | ГОСТ 24902-81 |
| 23 | «Вода питьевая. Методы определения жесткости» | 20.12.2005 | ГОСТ Р 52407-2005 |
Федеральный
закон от 10 января
2002 г. N 7-ФЗ
"Об охране
окружающей
среды" (с изменениями
от 22 августа,
29 декабря 2004 г., 9
мая, 31 декабря
2005 г.)
Настоящий Федеральный закон определяет правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающие сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности.
Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в сфере взаимодействия общества и природы, возникающие при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, связанной с воздействием на природную среду как важнейшую составляющую окружающей среды, являющуюся основой жизни на Земле, в пределах территории Российской Федерации, а также на континентальном шельфе и в исключительной экономической зоне Российской Федерации.
Основные принципы охраны окружающей среды
соблюдение права человека на благоприятную окружающую среду;
обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека;
научно обоснованное сочетание экологических, экономических и социальных интересов человека, общества и государства в целях обеспечения устойчивого развития и благоприятной окружающей среды;
охрана, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов как необходимые условия обеспечения благоприятной окружающей среды и экологической безопасности;
ответственность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления за обеспечение благоприятной окружающей среды и экологической безопасности на соответствующих территориях;
платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде;
независимость контроля в области охраны окружающей среды;
презумпция экологической опасности планируемой хозяйственной и иной деятельности;
обязательность оценки воздействия на окружающую среду при принятии решений об осуществлении хозяйственной и иной деятельности;
обязательность проведения в соответствии с законодательством Российской Федерации проверки проектов и иной документации, обосновывающих хозяйственную и иную деятельность, которая может оказать негативное воздействие на окружающую среду, создать угрозу жизни, здоровью и имуществу граждан, на соответствие требованиям технических регламентов в области охраны окружающей среды; (в ред. Федерального закона от 18.12.2006 N 232-ФЗ)
учет природных и социально-экономических особенностей территорий при планировании и осуществлении хозяйственной и иной деятельности;
приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов;
допустимость воздействия хозяйственной и иной деятельности на природную среду исходя из требований в области охраны окружающей среды;
обеспечение снижения негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в соответствии с нормативами в области охраны окружающей среды, которого можно достигнуть на основе использования наилучших существующих технологий с учетом экономических и социальных факторов;
обязательность участия в деятельности по охране окружающей среды органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления, общественных и иных некоммерческих объединений, юридических и физических лиц;
сохранение биологического разнообразия;
обеспечение интегрированного и индивидуального подходов к установлению требований в области охраны окружающей среды к субъектам хозяйственной и иной деятельности, осуществляющим такую деятельность или планирующим осуществление такой деятельности;
запрещение хозяйственной и иной деятельности, последствия воздействия которой непредсказуемы для окружающей среды, а также реализации проектов, которые могут привести к деградации естественных экологических систем, изменению и (или) уничтожению генетического фонда растений, животных и других организмов, истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды;
соблюдение права каждого на получение достоверной информации о состоянии окружающей среды, а также участие граждан в принятии решений, касающихся их прав на благоприятную окружающую среду, в соответствии с законодательством;
ответственность за нарушение законодательства в области охраны окружающей среды;
организация и развитие системы экологического образования, воспитание и формирование экологической культуры;
участие граждан, общественных и иных некоммерческих объединений в решении задач охраны окружающей среды;
международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды.
Федеральный
закон от 30 марта
1999 г. N 52-ФЗ
"О
санитарно-эпидемиологическом
благополучии
населения"
(с
изменениями
от 30 декабря
2001 г., 10 января, 30 июня
2003 г., 22 августа
2004 г., 9 мая, 31 декабря
2005 г.)
Настоящий Федеральный закон направлен на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения как одного из основных условий реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду. В соответствии со статьей 8 данного закона граждане имеют право:
- на благоприятную среду обитания, факторы которой не оказывают вредного воздействия на человека;
- получать в соответствии с законодательством Российской Федерации в органах государственной власти, органах местного самоуправления, органах, осуществляющих государственный санитарно-эпидемиологический надзор, и у юридических лиц информацию о санитарно-эпидемиологической обстановке, состоянии среды обитания, качестве и безопасности продукции производственно-технического назначения, пищевых продуктов, товаров для личных и бытовых нужд, потенциальной опасности для здоровья человека выполняемых работ и оказываемых услуг
В соответствии со статьей 18: санитарно-эпидемиологические требования к водным объектам:
1. Водные объекты, используемые в целях питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, купания, занятий спортом, отдыха и в лечебных целях, в том числе водные объекты, расположенные в черте городских и сельских поселений (далее - водные объекты), не должны являться источниками биологических, химических и физических факторов вредного воздействия на человека.
2. Критерии безопасности и (или) безвредности для человека водных объектов, в том числе предельно допустимые концентрации в воде химических, биологических веществ, микроорганизмов, уровень радиационного фона устанавливаются санитарными правилами.
В соответствии со статьей 19, пунктом 1:санитарно-эпидемиологические требования к питьевой воде и питьевому водоснабжению населения: «Питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства».
Санитарно-эпидемиологическое благополучие населения обеспечивается посредством:
профилактики заболеваний в соответствии с санитарно-эпидемиологической обстановкой и прогнозом ее изменения;
разработки и реализации федеральных целевых программ обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения, а также региональных целевых программ и научных, научно-технических программ в данной области;
выполнения санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий и обязательного соблюдения гражданами, индивидуальными предпринимателями и юридическими лицами санитарных правил как составной части осуществляемой ими деятельности;
создания экономической заинтересованности граждан, индивидуальных предпринимателей и юридических лиц в соблюдении законодательства Российской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения;
государственного санитарно-эпидемиологического нормирования;
государственного санитарно-эпидемиологического надзора;
сертификации продукции, работ и услуг, представляющих потенциальную опасность для человека;
лицензирования видов деятельности, представляющих потенциальную опасность для человека;
государственной регистрации потенциально опасных для человека химических и биологических веществ, отдельных видов продукции, радиоактивных веществ, отходов производства и потребления, а также впервые ввозимых на территорию Российской Федерации отдельных видов продукции;
проведения социально-гигиенического мониторинга;
научных исследований в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения;
мер по своевременному информированию населения о возникновении инфекционных заболеваний, массовых неинфекционных заболеваний (отравлений), состоянии среды обитания и проводимых санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятиях;
мер по гигиеническому воспитанию и обучению населения и пропаганде здорового образа жизни;
мер по привлечению к ответственности за нарушение законодательства Российской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения.
Настоящий Федеральный закон направлен на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения как одного из основных условий реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду.
Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. N 174-ФЗ "Об экологической экспертизе"(с изменениями от 15 апреля 1998 г., 22 августа, 21, 29 декабря 2004 г., 31 декабря 2005 г.)
Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в области экологической экспертизы, направлен на реализацию конституционного права граждан Российской Федерации на благоприятную окружающую среду посредством предупреждения негативных воздействий хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду.
Федеральный закон от 24 апреля 1995 г. N 52-ФЗ "О животном мире"(с изменениями от 11 ноября 2003 г., 2 ноября, 29 декабря 2004 г., 31 декабря 2005 г.)
Животный мир является достоянием народов Российской Федерации, неотъемлемым элементом природной среды и биологического разнообразия Земли, возобновляющимся природным ресурсом, важным регулирующим и стабилизирующим компонентом биосферы, всемерно охраняемым и рационально используемым для удовлетворения духовных и материальных потребностей граждан Российской Федерации.
Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в области охраны и использования животного мира, а также в сфере сохранения и восстановления среды его обитания в целях обеспечения биологического разнообразия, устойчивого использования всех его компонентов, создания условий для устойчивого существования животного мира, сохранения генетического фонда диких животных и иной защиты животного мира как неотъемлемого элемента природной среды.
Федеральный закон от 14 марта 1995 г. N 33-ФЗ "Об особо охраняемых природных территориях" (с изменениями от 30 декабря 2001 г., 22 августа, 29 декабря 2004 г., 9 мая 2005 г.)
Особо охраняемые природные территории - участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты решениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйственного использования и для которых установлен режим особой охраны.
Особо охраняемые природные территории относятся к объектам общенационального достояния.
Настоящий Федеральный закон регулирует отношения в области организации, охраны и использования особо охраняемых природных территорий в целях сохранения уникальных и типичных природных комплексов и объектов, достопримечательных природных образований, объектов растительного и животного мира, их генетического фонда, изучения естественных процессов в биосфере и контроля за изменением ее состояния, экологического воспитания населения.
Водный кодекс Российской Федерации от 16 ноября 1995 г. N 167-ФЗ (с изменениями от 30 декабря 2001 г., 24 декабря 2002 г., 30 июня, 23 декабря 2003 г., 22 августа, 29 декабря 2004 г., 9 мая, 31 декабря 2005 г.)
Воды являются важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивают экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира.
Отношения по поводу вод регулируются настоящим Кодексом путем установления правовых основ использования и охраны водных объектов.
Экологический Кодекс Республики Башкортостан от 28 октября 1992 г. N ВС-13/28 (с изменениями от 1 ноября 2000 г., 12 марта, 11 ноября 2003 г., ноября 2005 г.)
Охрана окружающей среды, рациональное использование природных ресурсов, обеспечение экологической безопасности жизнедеятельности человека - неотъемлемое условие устойчивого экономического и социального развития Республики Башкортостан.
С этой целью Республика Башкортостан осуществляет на своей территории деятельность, направленную на сохранение безопасной для существования живой и неживой природы окружающей среды, защиту жизни и здоровья населения от отрицательного воздействия, обусловленного загрязнением окружающей среды, достижение гармоничного взаимодействия общества и природы, охрану, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.
Водный кодекс Республики Башкортостан от 13 июля 1993 г.(с изменениями от 29 июля 1998 г., 30 декабря 2000 г., 7 марта 2001 г., октября 2004 г., 7 ноября 2005 г.)
Водный кодекс Республики Башкортостан является правовой базой обеспечения комплексного использования, восстановления и охраны водных объектов в Республике Башкортостан и регулирует отношения, возникающие в процессе использования, восстановления и охраны водных объектов.
3 Методика расчета нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты со сточными
Выпуск сточных вод после очистных сооружений в реку осуществляется через водовыпуск, расположенный у берега.
Расход сточных вод q=0,033 м3/с=120 м3/час.
Таблица 3.1 Содержание загрязняющих веществ в сточных водах, фоновое значение, ПДК (г/м3)
| пп | Показатели свойства вод | Фон | Сточные воды | ПДК |
| Общие требования | ||||
| 1. | Взвешенные вещества | 45 | 499 | 23,95 |
| 2. | БПК полн. | 1,08 | 1483 | 3 |
| Токсикологический показатель | ||||
| 1. | Аммоний солевой (NH4+) | 1,77 | 38,6 | 0,5 |
| 2. | Нитрит-ион (NO2-) | 0,025 | - | 0,08 |
| 3. | Железо общее (Feобщ.) | 0,11 | 4,7 | 0,1 |
| Санитарно-токсикологический показатель | ||||
| 1. | Нитрат-ион (NO32-) | 2,78 | - | 40 |
| 2. | Алкилсульфонат (СПАВ) | 0,01 | 2,28 | 0,5 |
| 3. | Хлориды (Cl-) | 12,1 | 169 | 300 |
| 4. | Сульфаты (SО42) | 144 | 127 | 100 |
| Рыбохозяйственный показатель | ||||
| 1. | Нефтепродукты | 0,11 | 1,26 | 0,05 |
Расстояние от места выпуска до расчетного створа по фарватеру Lф=500 м, по прямой Ln=500 м.
Сброс производится за пределами населенного пункта, водозаборов вблизи нет.
Гидрологические данные водотока расчетный расход 110,968 м3/с.
Средняя глубина 0,5 м.
Средняя скорость течения 0,680 м/с.
Шероховатость ложа реки nш=0,05.
Категория водотока – Рыбохозяйственный.
3.1 Расчет кратности разбавления.
Кратность разбавления n определяется по методу В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера.
(1.1)
где г - коэффициент смешения
Q - расчетный расход в водотоке в фоновом створе м3/с;
q - расчетный расход сточных вод в выпуске, м3/с
Определяем г
(1.2)
Где LФ - расстояние от выпуска до контрольного створа по фарватеру, м.
б – где: a – коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке;
(1.3)
где j – коэффициент извилистости (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой)
(1.4)
x – коэффициент, учитывающий место выпуска сточных вод. Выпуск у берега – x=1,0.
D – коэффициент турбулентной диффузии, м2/с.
Для летнего времени определяется по формуле:
D =gVH/37nшС2 (1.5)
где: g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/c2,
nш – коэффициент шероховатости ложа реки,
nш=0,05 (исходные данные);
C – коэффициент Шези, м1/2/c, определяемый по формуле Н.Н. Павловского
С=Ry/ nш (1.6)
где R – гидравлический радиус потока, м (R » H),
Определяется параметр y:
(1.7)
;
Подставляем значение у, R и nш
,
.
Найдем коэффициент турбулентной диффузии:
м2/с.
Определяем коэффициент извилистости
;
Подставляем значение D в формулу (1.3)
Находим коэффициент смешения
Кратность основного разбавления
3.2 Определение концентраций, допустимых к сбросу СПДС.
Расчетная формула для определения СПДС
СПДС = Сф + nЧ(СПДК – Сф), (2.1)
где СПДК -предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, г/м3;
Сф — фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, г/м3;
Если фон реки загружен, то нормативы ПДС назначаются из условия сохранения фона.
Загруженность фона реки определяется по формуле:
(2.2)
Общие требования
1. Взвешенные вещества
Сф=45 мг/л;
Сст=499 мг/л;
Повышенное значение взвешенных веществ в речной воде обусловлено природными факторами. Поэтому до установления региональных ПДК принимаем ПДС=Сфон=45 мг/л;
2. БПКп
Сф=1,08 мг/л;
Сст=1483 мг/л;
СПДК=3 г/м3;
Определяем концентрацию, допустимую к сбросу СПДС по формуле (2.1)
СПДС = Сф + nЧ(СПДК – Сф)=1,08+1597,66 (3-1,08)=3068,59 г/м3
Т.к. рассчитанный СПДС >Сст принимаем:
СПДС=Сст=1483 мг/л
Группа веществ, относящихся к токсикологическому показателю:
Используя формулу (2.2) определяем загруженность фона реки по NH4, NO2, Fe:
.
Фон реки по группе лимитирующего признака вредности - токсикологически загруженный. Для этих веществ ПДС назначается из условия сохранения фона.
1. Аммоний
СПДС=Сф=1,77мг/л.
2. Железо.
СПДС=Сф=0,025 мг/л.
3. Нитриты
СПДС=Сф=0,11 мг/л.
Группа веществ относящихся к санитарно-токсилогическому показателю:
Используя формулу (2.2) определяем загруженность фона по NO3, СПАВ, хлоридам и сульфатам:
,
Фон реки по группе лимитирующего признака вредности – санитарно - токсикологически загруженный.
Поэтому нормативы ПДС будем назначать из условия сохранения фона.
1. Нитраты
Сф=2,78 мг/л;
СПДС= Сф=2,78мг/л.
2. СПАВ
Сф=0,01мг/л;
СПДС= Сф=0,01мг/л.
3. Хлориды
Сф=12,1 мг/л;
СПДС= Сф=12,1 мг/л.
4. Сульфаты
Сф=144 мг/л;
СПДС= Сф=144 мг/л.
Группа веществ относящихся к рыбохозяйственному показателю:
Нефтепродукты
Сф=0,11 мг/л;
Сст=1,26 мг/л;
СПДК=0,05 мг/л.
СПДС=0,11+1597,66 (0,11-0,05)=95,97 мг/л> Сст.
Так как рассчитанный ПДС>Сст принимаем:
СПДС=Сст=1,26
3.3 Расчет нормативов ПДС
ПДС=qЧCПДС , (3.1)
где q- расход сточных вод, м3/ч;
CПДС –концентрация предельно допустимого сброса;
Принимаем q=50 м3/час.
Результат расчета представлен в таблице 3.2
Таблица 3.2 Результаты расчета
| Вещество | СПДС,г/м3 | ПДС,г/час |
| Взвешенное вещество | 45 | 2250 |
| БПКполн | 1483 | 74150 |
| Аммоний солевой | 1,77 | 88,5 |
| Нитриты | 0,11 | 5,5 |
| Железо | 0,025 | 1,25 |
| Нитраты | 2,78 | 139 |
| СПАВ | 0,01 | 0,5 |
| Хлориды | 12,1 | 605 |
| Сульфаты | 144 | 7200 |
| Нефтепродукты | 1,26 | 63 |
Установлено, что концентрации взвешенных веществ, БПКполн сульфатов и нефтепродуктов в речной воде имеют повышенное значение, поэтому значение концентраций предельно допустимых сбросов равно значению фоновых концентраций.
По результатам расчета видно, что наименьшую концентрацию предельно-допустимого сброса имеет железо, СПАВ, нефтепродукты, нитриты; наибольшую – взвешенные вещества, БПКполн, сульфаты, в связи с этим предельно-допустимый сброс этих веществ выше.
Заключение
В ходе дипломной работы оценена экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности.
Рассмотрены основные компоненты сточных вод пищевой промышленности.
Оценено влияние сточных вод пищевой промышленности на состояние природных вод, на растительный и животный мир водоемов. Выяснено, что загрязняющие вещества, попадающие в водные объекты вместе со сточными водами, вызывают серьезные нарушения в водных экосистемах. Загрязняющие вещества, поступая в природные воды, вызывают изменение физических свойств среды (нарушение первоначальной прозрачности и окраски, появление неприятных запахов и привкусов и т.п.); изменение химического состава, в частности появления в ней вредных веществ; появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне; сокращение в воде количества растворенного кислорода вследствие расхода его на окисление поступающих в водоем органических веществ загрязнения; появление новых бактерий, в том числе и болезнетворных. Особо пагубно загрязнение влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и другие организмы, которые заболевают и гибнут в больших количествах.
Рассмотрено влияние загрязненных вод на здоровье человека. Выяснено, что многие вирусные заболевания передаются при использовании загрязненных вод. Многие соединения вызывают нарушения в работе внутренних органов.
Рассмотрена основная нормативно - правовая документация в области охраны природных вод.
Рассчитан предельно допустимый сброс вредных веществ в водный объект на основе данных о составе сточных вод с мясоперерабатывающего предприятия. Выявлено, что в основном, все вещества превышают предельно-допустимую концентрацию. Наиболее высокий предельно-допустимый сброс имеют взвешенные вещества, БПКполн и сульфаты, остальные элементы имеют достаточно низкое значение ПДС.
Список использованной литературы
1. Анцыпович Н.С. Охрана пироды на предприятиях мясной и молочной промышленности. – М: Агропромиздат, 1986. – 286 с.
2. Гавриленков А.Ч. Экологическая безопасность пищевых производств. – С-П.:Гиорд, 2006. – 272 с.
3. Денисова В.В. Экология. – Ростов: МарТ, 2002. – 640 с.
4. Карелин Я.А., Репин Б.Н. Биохимическая очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. – М: Пищевая промышленность, 1974 – 166 с.
5. Кац. Вода и сточные воды пищевой промышленности. - М: Пищевая промышленность, 1979. – 438 с.
6. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М: Высшая школа, 1998. – 287 с.
7.Лоренц В.И. Очистка сточных вод предприятий пищевой промышленности. Киев, 1972. – 188 с.
8. Львович М.И. Вода и жизнь. – М:Мысль, 1986. – 254 с.
9. Пальгунов Н.В., Абрамов А.Н. Очистка сточных вод мясоперерабатывающих заводов// Экология и промышленность России.- 2000. - №12. – С.4-6.
10. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. М: Финансы и статистика, 2001.- 690 с.
11.Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. Книга 2 Загрязнение воды и воздуха. – М: Мир, 1995.- 196 с.
12. Репин Б.Н. Биологические пруды для очистки сточных вод пищевой промышленности. – М: Пищевая промышленность, 1977. – 208 с.
13. Собгайда Н.А., Данилова Е.А.. Очистка сточных вод малых предприятий мясоперерабатывающей промышленности//Экология и промышленность России. – 2005.- №2. – С.18-19.
14. http://eco.priroda.ru/
15. http://www.ecolife.ru/
16. http://ekolog11-vm.narod.ru/
17. http://kropka.ru/
Приложение А
МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМАТИВОВ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ СБРОСОВ (ПДС) ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ СО СТОЧНЫМИ ВОДАМИ
Методика расчета нормативов предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты со сточными водами (далее Методика) разработана в соответствии с Водным кодексом Российской Федерации от 16 .11.95г. № 167-ФЗ, Федеральным законом от 10.01.2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды".
РАЗРАБОТАНА специалистами МПР России, ЗАО ПО «Совинтервод», института водных проблем РАН, Федерального Государственного учреждения «Центр экологического контроля канала» (ФГУ ЦЭКА) и Московского Государственного Университета природообустройства.
ВНЕСЕНА Управлением водных ресурсов МПР России.
СОГЛАСОВАНА Минздравом России, Госкомрыболовством России, Росгидрометом, Минпромнауки России
Назначение и область применения
Методика предназначена для использования органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, МПР России и его территориальным (бассейновым) органам, Минздраву России и его территориальным органам, Госкомрыболовству России и его бассейновым органам, Росгидромету и его территориальным органам, водопользователям, проектным и научным организациям, имеющим в соответствии с законодательством Российской Федерации права на проведение работ, связанных с разработкой нормативов.
2.2 Методика устанавливает:
единые методические подходы и расчетные методы при ограничении поступления загрязняющих веществ в водные объекты со сточными водами для целей предотвращения и поэтапной ликвидации вреда, наносимого водным объектам;
нормативы предельно допустимого сброса (далее - нормативы ПДС) и лимиты сброса загрязняющих веществ;
унифицированные формы документации материалов;
порядок согласования и утверждения нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ;
требования к осуществлению контроля за соблюдением установленных нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ.
Область применения настоящей методики распространяется на стационарные точечные, постоянно действующие и периодические источники загрязнения водных объектов, расположенные на территории Российской Федерации.
Область применения настоящей методики не распространяется на нормирование сброса сточных вод в обособленные водные объекты, относящиеся к недвижимому имуществу; в выгреба, испарители, накопители, хвостохранилища и другие технологические емкости, гидравлически не связанные с поверхностными водными объектами; в болота и на водосборные площади.
Утвержденные нормативы ПДС и лимиты сброса загрязняющих веществ при выдаче лицензий на водопользование, при осуществлении государственного контроля за использованием и охраной водных объектов, производственного экологического контроля, при установлении размеров платежей, связанных с пользованием водными объектами, расчетов платы за сброс загрязняющих веществ наложении штрафов и предъявлении исков о возмещении ущерба за сброс загрязняющих веществ, оценке эффективности водоохранных мероприятий.
Термины и определения
В настоящей Методике используются следующие термины с соответствующими определениями:
АССИМИЛИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ВОДНОГО ОБЪЕКТА способность водного объекта принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования. ГОСТ 17.1.1.01-77.
ВОДОПОЛЬЗОВАТЕЛЬ гражданин или юридическое лицо, которым предоставлены права пользования водными объектами. Водный кодекс Российской Федерации.
ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ – сосредоточение природных вод на поверхности суши, либо в горных породах, имеющее характерные формы распространения и черты режима. Водный кодекс Российской Федерации.
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ВОДОТОК – поверхностный водный объект с непрерывным движением вод. Водный кодекс Российской Федерации.
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ВОДОЕМ поверхностный водный объект, представляющий собой сосредоточение вод с замедленным водообменом в естественных или искусственных впадинах. Водный Кодекс Российской Федерации.
ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ изменение химического состава воды водного объекта во времени. ГОСТ 27065-86.
ДРЕНАЖНАЯ ВОДА – вода, поступившая в дренажные системы в результате орошения, осушения и атмосферных осадков. Дренажные системы – устройства для сбора и отвода профильтровавшихся и подземных вод (ГОСТ 26185 – 73 пункт 12).
ЗАГРЯЗНЯЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО вещество или смесь веществ, количество и (или) концентрация которых превышают установленные для химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов нормативы и оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Федеральный закон от 10.01.2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды"
ЗОНА НАЧАЛЬНОГО РАЗБАВЛЕНИЯ – относительное расстояние между оголовками рассеивающего выпуска (Справочник проектировщика М., 1981 г.)
ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОД источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло. ГОСТ 17. 1.1.01-77.
КАЧЕСТВО ВОДЫ характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования. ГОСТ 17.1.1.01-77.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВОД проверка соответствия показателей качества вод установленным нормам и требованиям. ГОСТ 27065-86.
КОНТРОЛЬНЫЙ СТВОР поперечное сечение водного потока, в котором контролируется качество воды.
КОНТРОЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ – показатели состава и свойств воды, подлежащие контролю при проверке соблюдения установленных норм качества воды в водном объекте и на выпуске сточных вод.
ЛИЦЕНЗИЯ НА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ специальное разрешение на пользование водными объектами или их частями на определенных условиях. Водный кодекс Российской Федерации.
НАИЛУЧШАЯ ИМЕЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ – последние достижения в разработке процессов, установок или эксплуатационных методов, доказавших практическую пригодность в качестве конкретной меры для ограничения сбросов, выбросов и отходов.
НОРМАТИВЫ ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, В ТОМ ЧИСЛЕ РАДИОАКТИВНЫХ, ИНЫХ ВЕЩЕСТВ И МИКРООРГАНИЗМОВ (далее также - нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов) нормативы, которые установлены для субъектов хозяйственной и иной деятельности в соответствии с показателями массы химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов, допустимых для поступления в окружающую среду от стационарных, передвижных и иных источников в установленном режиме и с учетом технологических нормативов, и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды; Федеральный закон от 10.01.2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды"
НОРМАТИВЫ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, В ТОМ ЧИСЛЕ РАДИОАКТИВНЫХ, ИНЫХ ВЕЩЕСТВ И МИКРООРГАНИЗМОВ (далее также нормативы предельно допустимых концентраций) нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем; Федеральный закон от 10.01.2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды"
НОРМА ВОДООТВЕДЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД объем сточных вод в интервал времени от одного потребителя или на единицу вырабатываемой продукции (ГОСТ 25150-82).
НОРМЫ КАЧЕСТВА ВОДЫ установленные значения показателей качества воды для конкретных видов водопользования. ГОСТ 27065-86.
НОРМЫ СОСТАВА СТОЧНЫХ ВОД перечень веществ, содержащихся в сточных водах, и их концентрации, установленные нормативно-технической документацией. ГОСТ 17.1.1.01-77.
ОПАСНЫЕ (ВРЕДНЫЕ) ВЕЩЕСТВА вещества, являющиеся токсичными, канцерогенными, мутагенными, тератогенными или биоаккумулируемыми, особенно когда они являются стойкими. Конвенция по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер. ООН. 1994.
ПОВЕРХНОСТНЫЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ – загрязненная дождевая, талая, поливомоечная вода, стекающая с застроенных территорий населенных пунктов и производственных площадок, отводимая системой сооружений в водные объекты.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ВЕЩЕСТВА В ВОДЕ (ПДК) концентрация вещества в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования. ГОСТ 27065-86.
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЙ СБРОС масса вещества 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. ГОСТ 17.1.1.01-77.
САМООЧИЩЕНИЕ ВОДЫ совокупность природных процессов, направленных на восстановление экологического благополучия водных объектов. ГОСТ 27065 -86.
СБРОСНЫЕ ВОДЫ оросительная вода, отводимая от орошаемых сельхозугодий.
СВОЙСТВА ВОД совокупность физических, химических, физико-химических, органолептических, биохимических и других свойств воды.
СОСТАВ ВОДЫ совокупность примесей в воде минеральных и органических веществ в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном и взвешенном состоянии, а также изотопный состав содержащихся в ней радионуклидов.
СТВОР НАЧАЛЬНОГО РАЗБАВЛЕНИЯ поперечное сечение потока, отстоящее от оголовка рассеивающего выпуска на величину длины зоны начального разбавления.
СТОЧНЫЕ ВОДЫ вода, сбрасываемая в установленном порядке в водные объекты после ее использования или поступившая с загрязненной территории. Водный кодекс Российской Федерации.
ФОНОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ВОДЫ – значение показателей качества воды водоема или водотока до влияния на него источника загрязнения ГОСТ 17.1.3.07-82.
ФОНОВЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЕСТЕСТВЕННЫЕ – концентрации веществ в воде водного объекта в створе, выше которого водный объект не испытывает антропогенного воздействия.
ФОНОВЫЙ СТВОР поперечное сечение потока, в котором определяется фоновая концентрация вещества в воде.
Общие положения
Сброс сточных вод один из видов воздействий на водные объекты. Нормативы ПДС разновидности норм состава сточных вод по ГОСТ 17.1.1.01-77.
Сброс веществ на уровне установленных нормативов ПДС является нормативом допустимого воздействия, не наносит вреда окружающей среде, обеспечивает экологическое благополучие водного объекта, безопасное использование водного объекта для соответствующих целей и определяется ассимилирующей способностью конкретного водного объекта.
Сброс загрязняющих веществ на уровне установленного лимита сброса загрязняющих веществ, превышающий величину ПДС, относится к негативному воздействию, не зависит от ассимилирующей способности водного объекта и устанавливается на период проведения водоохранных мероприятий, с целью достижения установленных нормативов ПДС.
Нормативы ПДС и при необходимости лимиты сброса загрязняющих веществ одновременно с условиями сброса сточных вод устанавливается для каждого выпуска сточных вод действующих и реконструируемых предприятий-водопользователей в соответствии с областью применения настоящего документа.
Лимиты сброса загрязняющих веществ для проектируемых предприятий не устанавливаются.
Нормативы ПДС и лимиты сброса загрязняющих веществ устанавливаются для:
свойств воды (физических, химических, физико-химических, биологических, органолептических);
обобщенных показателей (водородный показатель, общая минерализация, окисляемость перманганатная, нефтепродукты (суммарно), фенольный индекс);
химических соединений и ионов, существующих в водной среде, содержание которых может быть определено с применением соответствующих методов и методик выполнения измерений, соответствующих требованиям ГОСТ 8-563.
Нормативы ПДС и лимиты сброса загрязняющих веществ для конкретного водопользователя устанавливаются только для тех загрязняющих веществ, которые образовались в процессе производственной и/или иной деятельности, и сброс которых в водные объекты оказывает или может оказать на них негативное воздействие.
При разработке нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ используются нормативы качества воды, в том числе ПДК, установленные нормативными документами:
«Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение» М. 1999 г. и дополнения к нему.
ГН 2.1.5.689-98 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования “ и дополнения к ним,
ГН 2.1.5.690-98 «Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». И дополнения к ним,
ГН 2.1.5 1315 03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ воде водных объектов хозяйственно питьевого и культурно бытового водопользования»
СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Санитарные правила и нормы.
Нормативы ПДС устанавливаются исходя из условий недопустимости превышения нормативов качества воды водоприемника, в том числе предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК) в контрольном створе или на участке водного объекта с учетом его целевого использования.
Нормативы ПДС устанавливаются в увязке с нормативами ПДВВ, лимитом водоотведения и с учетом взаимного влияния выпусков сточных и дренажных вод, расположенных в пределах поверхностного водного объекта.
Расчеты ПДС выполняются на бассейновом и локальном уровнях.
На бассейновом уровне определяются:
фоновые концентрации химических веществ в заданных створах водного объекта;
необходимость разработки региональных нормативов качества воды в водных объектах бассейна и перечень этих нормативов;
расчетные гидрологические условия и гидравлические параметры по водохозяйственным участкам бассейна;
нормативы РДС загрязняющих веществ по каждому водохозяйственному участку суммарно по всем выпускам в пределах участка;
необходимость установления лимита сброса загрязняющих веществ для водопользователей.
На локальном уровне выполняется расчет норматива ПДС для каждого объекта водопользования с учетом системы общих запретов и ограничений по размещению выпусков и условий сброса сточных вод и расчетных условий, установленных на бассейновом уровне.
Для постоянных источников загрязнения нормативы ПДС устанавливаются:
для действующих объектов на срок на 5 лет;
для проектируемых объектов на полную их мощность на срок до 5 лет, начиная со срока их ввода в эксплуатацию;
для строящихся и реконструируемых объектов - на полный объем введенных мощностей - до ввода очередной мощности.
Для периодических источников загрязнения нормативы ПДС устанавливаются на срок не более 3 лет.
При использовании ОДУ химических веществ в воде водных объектов хозяйственного питьевого назначения нормативы ПДС, на эти вещества устанавливаются на срок не более 3 лет – до установления ПДК. При использовании рыбохозяйственных ОБУВ нормативы ПДС устанавливаются на срок не более 2 лет.
Нормативы ПДС пересматривается в связи с изменением водохозяйственной обстановки, экологического и санитарно-эпидемического состояния водных объектов.
Пересмотру, в том числе досрочному, нормативы ПДС подлежат в случаях:
изменения водохозяйственной обстановки,
изменения гидрологических характеристик водного объекта,
изменения вида и объема выпускаемой продукции, потребляемого сырья, технологии производства и связанного с этим изменения состава сточных вод,
изменения объемов водоотведения, пересмотра норм водоотведения и связанных с этим изменений концентраций загрязняющих веществ в сточных водах;
изменения нормативов качества воды как компонента окружающей среды, в том числе ПДК;
получения новых данных о степени опасности веществ, содержащихся в сточных водах,
разработки и внедрения методик выполнения измерений/ биотестирования, уточнения их метрологических характеристик, позволяющих выявить повышение экологической опасности сброса;
внесения изменений в лицензию на водопользование;
изменения иных параметров, используемых при расчете нормативов ПДС.
Условия сброса сточных вод в поверхностные водные объекты
Условия сброса сточных вод заключаются в определении местоположения выпуска, необходимости его обустройства (гидроизоляция, организация принудительного смешения), установлении режима сброса, в том числе обеспечения его равномерности, в выборе периодов сброса, а также включают в себя организацию контроля объемов водоотведения и качества сточных вод, наличие противоаварийного оборудования.
При установлении условий сброса сточных вод учитываются общие ограничения и требования:
запрет сброса сточных вод в соответствии со ст. 144 Водного кодекса Российской Федерации и п. 4.1.2. СанПиН 2.1.5.980-00
использование естественных понижений рельефа (ручьи, овраги, балки) в качестве коллекторов для сброса сточных вод без надлежащей гидроизоляции должно быть исключено в целях защиты подземных вод;
в целях ликвидации или сокращения зон загрязнения, в особенности в условиях замедленного водообмена в водных объектах, используемых для сброса сточных вод, должно быть организовано принудительное смешение сточных вод с природными.
сброс сточных вод должен осуществляться равномерно, не превышая установленного проектом коэффициента неравномерности ; для обеспечения указанного режима и предотвращения залповых сбросов в состав водоохранного комплекса должны входить резервные емкости, усреднители или другие сооружения для регулирования сброса; в необходимых случаях должны быть предусмотрены резервные аварийные емкости.
При сбросе сточных вод в поверхностные водные объекты, используемые в рыбохозяйственных целей или в водные объекты, используемые для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, нормативы качества вод следует соблюдать, начиная с контрольного створа, определяемого в каждом конкретном случае органом по охране, воспроизводству водных и биологических ресурсов или территориальными органами надзора России, но не далее 500 метров от места сброса сточных вод.
При сбросе в водные объекты вод после охлаждения агрегатов ТЭС, АЭС и других подобных объектов нормативы ПДС устанавливаются в виде допустимых приращений к концентрациям контролируемых веществ в воде водного объекта в месте водозабора при условии водопользования одним водным объектом. Величина приращения определяется технологически обоснованными потерями воды на испарение и другими технологическими факторами.
Место сброса городских сточных вод должно быть расположено ниже границы населенного пункта по течению водотока на расстоянии, исключающем влияние сгонно нагонных явлений. Сброс сточных вод в границах населенного пункта допускается в исключительных случаях. Для сбросов сточных вод в границах населенного пункта нормативы ПДС устанавливаются, исходя из отнесения нормативных требований к составу и свойствам воды водных объектов к самим сточным водам.
Установление лимитов сброса загрязняющих веществ
Лимит сброса загрязняющих веществ это масса вещества в сточных водах максимально допустимая к отведению с определенным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени, установленная на ограниченный срок (не более 3-х лет) в соответствии с планами поэтапного достижения норматива ПДС. Сроки действия и пересмотра лимита сброса загрязняющих веществ от каждого источника загрязнения определяются на основании анализа водохозяйственной обстановки, экологического и санитарно-эпидемиологического состояния водного объекта с учетом доли воздействия конкретного источника загрязнения на качество воды в контрольном пункте.
При установлении лимитов сброса загрязняющих веществ определяются условия сброса сточных вод и показатели их состава и свойств, которые не должны быть нарушены / превышены в течение всего срока действия лимитов. Лимиты сброса загрязняющих веществ должны быть технологически достижимыми и экономически приемлемыми.
Лимиты сброса загрязняющих веществ устанавливаются на текущий момент и ближайшую перспективу не более 3-х лет, на определенные промежутки времени с учетом нормативных сроков реализации плана мероприятий по снижению сброса загрязняющих веществ.
Водоохранные мероприятия, включаемые в планы, должны отвечать уровню наилучших имеющихся технологий.
При этом, в каждом конкретном случае:
сравниваются процессы, установки и методы, успешно апробированные в последнее время;
рассматриваются новейшие достижения, реализованные в опытных или опытно-промышленных установках и т.п.;
оценивается возможность применения технологии с экономической точки зрения;
определяются временные рамки для установки соответствующего оборудования на производстве или введения новых приемов ведения хозяйства;
Лимиты сброса загрязняющих веществ для действующих предприятий на текущий момент устанавливаются на уровне реализованных технологий производства и очистки сточных вод. Лимиты сброса загрязняющих веществ на ближайшую перспективу устанавливаются на основании прогнозируемой эффективности планируемых водоохранных мероприятий и являются основанием для последующего установления лимитов очередного этапа.
Лимиты сброса загрязняющих веществ устанавливаются при соблюдении условий:
недопустимости дальнейшего ухудшения качества воды водоприемника и увеличения вредного воздействия на водный объект;
соблюдения технологических нормативов и объема производства;
отсутствия превышений нормативов технологических потерь веществ и норм водоотведения;
соблюдения стабильности работы действующего оборудования и систем по очистке и обеззараживанию сточных вод;
соблюдения правил обращения с химическими и биологическими веществами и смесями, их содержащими, в т.ч. с отходами;
отсутствия аварий и нарушений технологической дисциплины;
наличия плана водоохранных мероприятий.
Предельные величины показателей загрязнения и концентраций загрязняющих веществ, регламентируемых лимитами сброса загрязняющих веществ со сточными водами, не могут быть:
более мягкими, чем фактически достигаемые с применением реализованной на момент установления лимитов технологии производства;
более жесткими, чем достигаемые с применением наилучшей существующей технологии производства;
более жесткими, чем нормативы ПДС;
более жесткими, чем аналогичные величины, свойственные воде, поступающей на использование из водного объекта и иных источников водоснабжения.
Если по отдельным веществам (показателям загрязнения) фактически достигнуты величины, соответствующие ПДС, то лимит сброса для них не устанавливается.
При согласовании лимитов сброса загрязняющих веществ учитываются следующие обязательные условия:
сточные воды населенных пунктов и других объектов загрязнения, должны быть очищены и обеззаражены по традиционной схеме очистки (механическая, биохимическая) даже при большой ассимилирующей способности водных объектов;
сточные воды, должны быть очищены до уровней, соответствующих технологическим нормативам (проектным параметрам) очистки действующих очистных сооружений,
вещества (препараты и смеси, их содержащие), запрещенные к производству и применению, должны быть исключены из использования, а неиспользованные остатки учтены для последующего уничтожения, захоронения, переработки;
искусственно синтезированные вещества (в т.ч. входящие в состав смесей и препаратов), применяемые в производстве, должны быть:
зарегистрированы в Российском регистре потенциально токсичных химических и биологических веществ;
включены в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации в соответствии с Федеральным законом от 19.07.97 года N 109-ФЗ «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами»;
изучены в отношении их гигиенической, рыбохозяйственной и экологической опасности, для них должны быть разработаны ПДК (в т.ч. “отсутствие”) и разработаны и аттестованы методики их контроля.
Установление и продление сроков действия лимитов сброса загрязняющих веществ осуществляется государственными водными службами МПР Российской Федерации.
Региональные нормативы качества воды в поверхностных водных объектах
Региональные нормативы качества воды в водных объектах устанавливаются в тех случаях, когда естественные фоновые концентрации веществ в воде превышают ПДК и снижение фоновых концентраций до уровня ПДК невозможно никакими водоохранными мерами.
Обоснованием для установления региональных нормативов являются фоновые естественные концентрации веществ в воде водных объектов.
Определение фоновых концентраций производится на основании данных стационарных гидрологических, гидрохимических, геохимических, гидробиологических и других наблюдений, проводимых организациями, имеющими лицензию на право проведения таких работ, а также на основании специальных гидрологических и гидрохимических измерений качества воды в том створе, выше которого отсутствуют источники антропогенного воздействия.
Региональные нормативы качества воды устанавливаются только для тех показателей качества воды, фоновые концентрации которых превышают ПДК.
Разработка региональных нормативов качества воды выполняется специализированными научными и проектными организациями в соответствии с действующими нормативно-методическими документами.
Выбор нормируемых показателей
Выбор нормируемых и контролируемых показателей проводится на основе анализа исходной информации.
Выполняется сравнение концентраций веществ (величин показателей) в сточных водах с ПДК, региональными нормативами или естественными фоновыми значениями (для водоприемников, характеризующихся своеобразным природным составом, в частности - дренирующих болотные массивы; принимающих воды самоизливающихся источников минеральных, термальных вод; соленых озер и морских вод).
В случае, если концентрация вещества (величина показателя) в сточной воде не превышает ПДК, региональный норматив или величину естественного фона, вещество (показатель) исключается из состава контролируемых.
Прочие вещества/показатели включаются в список нормируемых.
При определении списка нормируемых веществ особое внимание уделяется синтетическим веществам-ксенобиотикам, которые:
запрещены к производству, закупке, применению;
не прошли регистрацию в установленном порядке или в регистрационных документах отсутствуют данные об их гигиенической и экологической опасности;
являются суперэкотоксикантами и иные особо опасными веществами: отнесены к 1 и 2 классам опасности по гигиеническим и рыбохозяйственным критериям; включены в списки международных конвенций и соглашений, к которым присоединилась Российская Федерация.
Перечень этих веществ формируется на основе исходной информации об использовании веществ на конкретном предприятии и анализе данных о качестве поступающей и сточной воды. Если установлено, что источником сброса таких веществ является конкретный водопользователь, вещества включаются в список нормируемых даже если их содержание в сточной воде не превышает наиболее жесткую ПДК из числа установленных или ПДК для них в России не разработана.
При сбросе сточных вод соленые/солоноватые озера нормативы ПДС и лимиты сброса загрязняющих веществ не устанавливаются на сухой остаток и компоненты основного солевого состава (хлориды, сульфаты, калий, натрий, кальций, магний). Исключение могут составлять случаи, когда содержание указанных компонентов превышает естественное их содержание в водных объектах – водоприемниках.
В результате формируется перечень нормируемых вредных (загрязняющих) веществ, включающий в себя вещества/показатели, для которых одновременно характерно:
содержание/величина в сточных водах выше величин, установленных нормативами качества воды по химическим показателям, в том числе ПДК;
содержание/величина в сточных водах повышается в сравнении с забираемой водой;
сброс приводит или может привести к загрязнению вод водного объекта.
Перечень контролируемых веществ и показателей включает в себя все нормируемые вещества / показатели, в т.ч. общие свойства вод в соответствии с лицензией на водопользование, а также другие вещества, если существует риск загрязнения ими при непредвиденных ситуациях (нарушения герметичности замкнутых систем, нарушения технологической дисциплины, в том числе на абонентах сетей водоотведения, аварии и т.п.). Наименования контролируемых веществ включаются в аналитическую программу плана-графика производственного контроля, но не включаются в списки ПДС/ лимитов сброса.
Данные по выбору нормируемых и контролируемых веществ/показателей должны быть представлены в пояснительной записке к проекту по разработке нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ в виде таблиц приведенных в приложении В.
Наряду с химическими методами контроля осуществляется контроль токсичности природных и сточных вод с использованием действующих методик биотестирования.
Методология расчета нормативов ПДС
В основу расчетов нормативов ПДС положены процессы разбавления и самоочищения сточных вод в водном объекте.
Процесс разбавления сточных вод происходит в две стадии: начальное и основное разбавление. Общая кратность разбавления представляется в виде произведения n = nн Ч nо. Начальное снижение концентрации загрязняющих веществ связано с эжекцией сточной жидкости в приточную струю водотока. Начальное разбавление рассчитывается обычно по методике Н. Н. Лапшева или по методике Майрановского Ф. Г. Последняя позволяет учесть влияние различий плотности сточной воды и вод водных объектов, а также различий в скоростях обоих потоков.
За пределами участка начального разбавления перемешивание осуществляется за счет диффузии примеси. Для расчета основного разбавления сточных вод наибольшего распространения получила методика, а также методика, разработанная в ГГИ .
Методика
, может быть
использована
при отношении
расхода сточных
вод к расходу
воды в водном
объекте 0.025 ≤
≤
0.1, то есть этот,
достаточно
оперативный
и надежный
метод расчета
имеет ограничения
по соотношениям
расходов.
Использование
этой методики
невозможно
и в случаях,
когда концентрация
веществ в потоке
существенно
меняется по
ширине. Метод
ГГИ не имеет
таких ограничений.
Исходная информация определяется требованиями принятой методики для расчета нормативов ПДС и установления лимитов сброса загрязняющих веществ. В обязательный состав исходной информации входят:
материалы схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов данного водного объекта:
существующее положение использования водных ресурсов (схема расположения водозаборов и выпусков сточных вод в водный объект, современный водохозяйственный баланс, другие виды использования водного объекта);
перспективы использования водных ресурсов (сценарии развития экономики в бассейне водного объекта, прогноз водопотребления и водоотведения по бассейну в привязке к водохозяйственным участкам, прогноз развития водоохранных мероприятий);
гидрохимические, гидрологические, гидробиологические материалы (отчеты, бюллетени) за последние 5 лет в фоновых и контрольных створах водного объекта;
сведения о водопользователях (вид и объем производимой продукции (услуг), применяемые реагенты препараты, вещества, данные о расходах и объемах водопотребления и водоотведения, сведения об очистных сооружениях, методе и степени очистки, техническое состояние, планы реконструкции);
информация о допустимости использования веществ и препаратов, применяемых водопользователем;
данные о составе и свойствах сточных вод, сбрасываемых в водный объект;
нормативы ПДВВ на водный объект.
Расчет ПДС на бассейновом уровне
На бассейновом уровне определяются основные расчетные характеристики для расчета норматива ПДС, установления лимита сброса загрязняющих веществ отдельного выпуска в водный объект и расчет норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственного района (участка) водного объекта.
Порядок определения расчетных характеристик следующий:
бассейн реки разбивается на водохозяйственные районы (участки) с учетом природных и хозяйственных факторов. Контрольные створы назначаются в конце каждого водохозяйственного участка, расчетные створы назначаются в устьях крупных притоков, в местах крупных водозаборов и сброса сточных вод, в створах гидрометрических станций с постоянным режимом наблюдений. Фоновый створ назначается в створе водного объекта, выше которого водный объект не испытывает антропогенного вредного воздействия;
определяются естественные фоновые концентрации «Сф» химических веществ в фоновом створе. За фоновую концентрацию вещества принимается статистически обоснованная верхняя доверительная граница средних значений концентраций этого вещества, рассчитанная по результатам химических наблюдений за последние 5 лет с вероятностью Р= 0,95 для наиболее неблагоприятных гидрологических условий или наиболее неблагоприятного в отношении качества воды периода (сезона) года;
определяется необходимость разработки региональных нормативов качества воды водного объекта, составляется перечень химических веществ, по которым необходима разработка региональных нормативов. Разработка региональных нормативов необходима, когда Сф> Спдк в фоновом створе;
по всему бассейну в привязке к водохозяйственным районам (участкам) составляется схема расположения источников загрязнения водного объекта, включая диффузные и иные источники вредного воздействия на качество вод водного объекта, места водозаборов и сброса сточных вод в водный объект. Составляется список водопользователей, определяется расчетные расходы сточных вод, их свойства и состав, скорость истечения сточной воды через водовыпуск перед сбросом в водный объект;
в зависимости от свойств и состава сточных и речных вод определяется перечень нормируемых и контролируемых показателей;
по каждому расчетному створу водного объекта определяются расчетные расходы воды в водном объекте.
В качестве расчетных расходов воды могут быть: для незарегулированных водотоков – минимальный среднемесячный расход воды летней и зимней межени года 95% обеспеченности; для зарегулированных водотоков – гарантированный экологический попуск, установленный в Правилах использования водных ресурсов. Кроме этого расчетные расходы водотоков должны соответствовать наиболее неблагоприятному сочетанию гидрологических и гидрохимических условий, поэтому в каждом конкретном случае определение расчетных расходов воды индивидуально.
по каждому расчетному створу определяются гидравлические параметры (средняя площадь живого сечения, скорость течения, расстояние между створами, скорость ветра над водоемом, коэффициент шероховатости водоема в зоне течения), соответствующие расчетным расходам воды по каждому водохозяйственному району (участку).
определяется коэффициент неконсервативности для каждого расчетного участка водного объекта.
В основу расчета норматива ПДС для водохозяйственного района (участка) положена математическая зависимость
(1)
где:
Со, Се, Сj – концентрации загрязняющих веществ в воде соответственно в начальном створе, притоке с водосборной площади и сточных водах;
Qо – расход воды в реке в начальном створе;
qe, qj, qисп – расходы, приходящие на единицу длины реки соответственно притока с водосборной площади, сбрасываемых в реку сточные воды, на испарение;
к – коэффициент деструкции;
щ – площадь поперечного сечения потока;
х – расстояние между створами;
Зависимость (10-1) получена в результате решения уравнений учитывающих диффузионные процессы и процессы распада неконсервативных веществ.
где Qо и Q – начальный и текущий расход в реке;
Со, С – начальная и текущая концентрация;
Cст. – концентрация загрязняющего вещества;
qст, qф, qи – удельные расходы воды сточных вод, фильтрации из русла и испарения;
Порядок расчета норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственных районов следующий:
– расчет норматива ПДС начинается с первого створа. Для этого в зависимости (10Ч1) величина «С» приравнивается к СПДК, а искомой величиной является ∑СjQj;
– рассчитываются изменения концентрации «С» каждого вещества от створа К-1 к створу К по зависимости (1), начиная со второго створа и до последнего, при этом для каждого створа в зависимости (1) Со приравнивается к СПДК;
– нормативы ПДС загрязняющих веществ во всех створах, кроме первого рассчитываются по зависимости:
СПДКЧQк – СЧQк–1 (4)
где Qк и Qк-1 – расчетные расходы воды в водном объекте в К и К-1 створах.
Расчет норматива ПДС отдельного выпуска в водоток
Норматив нормативов ПДС отдельного выпуска сточных вод есть произведение расхода сточных вод q (м3/час) на допустимую концентрацию загрязняющего вещества Спдс (г/м3):
Норматив ПДС = q Ч СПДС (5)
В формуле (5) расчетной величиной является СПДС, «q» принимается по данным водопользователя.
Расчетная формула для определения СПДС:
а) для консервативных веществ
СПДС = Сф + nЧ(СПДК – Сф), (6)
б) для неконсервативных веществ
СПДС = Сф + nЧ(СПДК Ч ekt- Сф). (7)
Где:
СПДК — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водотока, г/м3;
Сф — фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод, г/м3;
k — коэффициент неконсервативности, 1/сут;
t — время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут.
n — кратность общего разбавления сточных вод в водотоке.
Кратность общего разбавления равна произведению кратности начального разбавления nн на кратность основного разбавления no:
n = nнЧno (8)
Начальное разбавление рассчитывается в следующих случаях:
для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков при соотношении скоростей речной воды Vр и скорости сточных вод из выпуска Vст.
Vст. і 4 Ч Vр (9)
при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска больше 2 м/c.
Кратность начального разбавления nn рассчитывается по методу Н.Н. Лапшева.
Исходные данные:
– расход сточных вод q, м3/с;
– диаметр выпуска d0, м;
– количество выпуском N0;
– скорость течения воды в реке (в месте выпуска) Vр, м/с;
– глубина реки в месте расположения выпуска Н, м;
Алгоритм расчета:
1) Находится скорость на оси струи
V0=Vp+ДV (10)
ДV – превышение скорости речного потока над скоростью на оси струи (задается в пределах 0,1ё0,15 м/с).
2) Определяется скорость истечения сточных вод из выпускных отверстий
Vcт.=4q/pd0N0, м/с (11)
3) Вычисляется параметр m (отношение скоростей)
m=Vp/V0 (12)
4) По номограмме
(рис. 1) определяется
.
Рисунок 1 - Номограмма для определения диаметра струи в расчетном сечении.
5) Рассчитывается диаметр нестесненной струи в расчетном сечении
, (13)
6) Кратность начального разбавления без учета стеснения струи d<H определяется по формуле:
(14)
7) Кратность начального разбавления с учетом стеснения струи d>H определяется по формуле:
(15)
где
определяется
по рисунку 2.
Рисунок 2 - Номограмма для определения поправочного коэффициента
Кратность основного разбавления n0 определяется по методу В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера.
Исходные данные:
расчетный расход в водотоке в фоновом створе, Q, м3/с;
– расчетный расход сточных вод в выпуске, q, м3/с;
– скорость водотока при расчетном расходе, Vср, м/с;
– глубина водотока при расчетном расходе, Н, м;
– расстояние от выпуска до контрольного створа по прямой, Lп, м;
– расстояние от выпуска до контрольного створа по фарватеру, LФ, м.
Алгоритм расчета:
1) Определяется коэффициент смешения:
где:
a
– коэффициент,
учитывающий
гидравлические
условия в реке;
где j – коэффициент извилистости (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой)
j= Lф/Lп , (18)
x – коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега x=1, при выпуске в стрежень реки x=1,5); D – коэффициент турбулентной диффузии, м2/с.
2) Коэффициент турбулентной диффузии определяется.
Для летнего времени по формуле:
D =gVH/37nшС2 (19)
где: g – ускорение свободного падения, g =9,81 м/c2;
nш – коэффициент шероховатости ложа реки,
C – коэффициент Шези, м1/2/c, определяемый по формуле Н.Н. Павловского
С=Ry/ nш
где R – гидравлический радиус потока, м (R » H);
y=2,5ЧЦnш -0,13 –0,75 ЦR Ч(Цnш –1),
Для зимнего времени (периода ледостава)
D =gVRпр/37nпрСпр2 (20)
где Rпр, nпр, Спр – приведенные значения гидравлического радиуса, коэффициента шероховатости и коэффициента Шези;
Rпр =0,5H,
nпр = nш[1+(nл/ nш)1,5]0,67
где nл – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда.
3) Кратность основного разбавления определяется по формуле:
no=(q+gQ)/q (21)