Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
Контроль и управление качеством воды в водных объектах (водоемах и водотоках) представляют собой санитарную охрану водоемов. В отличие от атмосферы, вода — более жестко локализованное в пространстве природное тело, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном. Это существенным образом сказывается на последствиях ее загрязнения с точки зрения влияния, как на здоровье человека, так и на экосистемы. Водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойств воды в нем изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными хотя бы для одного из видов водопользования. В соответствии с ГОСТ 17.1.1.01-77 под качеством воды понимается характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования [19]. Водопользование - это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт. Пунктом водопользования является участок водного объекта, используемый населением для питьевого, хозяйственно-бытового водоснабжения, рекреации и спорта. Согласно ст. 38 Водного Кодекса по способу использования водных объектов водопользование подразделяется на: 1) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты; 2) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов без возврата воды в водные объекты; 3) водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов [20]. Водопотребление (потребление воды из систем водоснабжения) - это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии, т.е. с примесями. Основные водопотребители - промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальное хозяйство. В соответствии с ГОСТ 27065-86 критерием качества воды является признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества. Нормы качества воды – установленные значения показателей качества воды для конкретного вида водопользования [21]. Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта. Водные объекты используются для целей питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, сброса сточных вод и (или) дренажных вод, производства электрической энергии, водного и воздушного транспорта, сплава древесины и других целей. К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий различных отраслей промышленности. К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов. Санитарными правилами СанПиН 2.1.5.980-00 установлены гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий водопользования: 1) использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования; 2) использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для второй категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест [22]. Контроль качества воды - проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям. Проверка качества воды всегда была и остается очень важным профилактическим мероприятием. Критерии безопасности воды для здоровья человека не всегда были такими, как сегодня, они менялись по мере изучения человеком различных химических, биологических и медицинских свойств воды. Все показатели качества воды подразделяются на: · органолептические, к которым относятся запах, цвет, привкус и мутность воды; · водородный показатель рН, общая минерализация или сухой остаток воды, а также ее жесткость; · бактериологические (микробное число — число содержащихся в 1 мл воды микроорганизмов (не более 100), коли-индекс (не более 3 бактерий группы Е в 1 л воды), коли-титр – обратный показатель коли-индекса, количество воды, в которой находится 1 Е.соli (более 300 мл)); · химические (содержание в воде различных химических макро- и микроэлементов). В первую очередь следует сказать, что пригодная для употребления вода должна быть без запаха и не иметь посторонних привкусов. Наличие посторонних запахов или привкусов свидетельствует о присутствии в воде разнообразных соединений (газы, минеральные соли, органические вещества, нефтепродукты, микробы). По данным показателям допускается оценка до 2 баллов (ее осуществляют, нагревая воду до температуры 60 градусов по Цельсию). Если у воды есть оттенок, это говорит о превышении нормативных значений высокомолекулярных соединений почвенного характера, железа, загрязнений сточных вод. Оценку окраски воды проводят при помощи специальной платинокобальтовой шкалы. Максимально допустимое значение цветности воды составляет 20. Если вода не прозрачна, это означает, что в воде присутствуют взвешенные частицы. Максимально допустимое значение мутности воды – 1,5 мг/л. Что касается химических показателей качества воды, то отдельно стоит сказать о следующих: · водородный показатель рН — показатель концентрации в воде ионов водорода. Величина этого показателя определяет фон водной среды: от кислого до щелочного. Нормальная величина рН для питьевой воды составляет 6-9; · общая минерализация или сухой остаток – показатель концентрации анионов, катионов и растворенных в воде органических веществ. Вода с повышенной минерализацией негативно воздействует на работу желудка, нарушает водно-солевое равновесие, в результате чего нарушаются метаболические и биохимические процессы в организме. Нормой сухого остатка считается величина максимум 1000 мг/л; · жесткость воды – показатель наличия в воде катионов кальция и магния. Ученые установили, что, употребляя длительное время жесткую воду, человек существенно увеличивает шансы на инфаркт миокарда. Максимально допустимой считается жесткость воды 7 ммоль/л. · наличие в воде различных химических элементов. Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по: - обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающихся в природных водах на территории Российской Федерации, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение (табл. 5) [1];
Таблица 5 Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования
Примечания. * Содержание в воде взвешенных веществ неприродного происхождения (хлопья гидроксидов металлов, образующихся при обработке сточных вод, частички асбеста, стекловолокна, базальта, капрона, лавсана и т.д.) не допускается. ** Для централизованного водоснабжения; при нецентрализованном питьевом водоснабжении вода подлежит обеззараживанию. *** В случае превышения указанных уровней радиоактивного загрязнения контролируемой воды проводится дополнительный контроль радионуклидного загрязнения в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности; Ai - удельная активность i-го радионуклида в воде; YBi - соответствующий уровень вмешательства для i-го радионуклида (приложение П-2 НРБ-99). Предельно допустимая концентрация вещества в воде (ПДК) – концентрация вещества в воде, выше которой вода непригодна для одного или нескольких видов водопользования.
"Статья 51.1. Использование водных объектов для целей рыболовства и аквакультуры (рыбоводства)
Использование водных объектов рыбохозяйственного значения для целей рыболовства и аквакультуры (рыбоводства) осуществляется в соответствии с Водным Кодексом, законодательством о рыболовстве и сохранении водных биологических ресурсов и законодательством Российской Федерации, регулирующим отношения в области аквакультуры (рыбоводства).".
Таблица 5 Содержание вредных веществ в воде
- содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения (таблица 2) [1]; Таблица 2 Химические вещества в воде
В случае присутствия в воде водного объекта двух и более веществ 1 и 2 классов опасности, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия, в т.ч. канцерогенных, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них в воде к величине его ПДК не должна быть больше 1. Расчет ведется по формуле: (6.1) где: С1,…,Сn - концентрации n веществ, обнаруживаемые в воде водного объекта; ПДК1,…, ПДКn - ПДК тех же веществ. ПДК - максимальная концентрация вещества в воде, которая при поступлении в организм в течение всей жизни не должна оказывать прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, в том числе в отдаленные сроки жизни, а также не ухудшать гигиенические условия водопользования. Ввод в эксплуатацию предприятий, цехов и технологий возможен только при наличии утвержденных в установленном порядке ПДК и методов определения веществ в воде. Разработка ПДК веществ проводится в подразделениях научных учреждений, высших учебных заведений, санитарно-эпидемиологических станций, получивших аккредитацию Департамента госсанэпиднадзора Минздрава России. По виду водопользования (водопользование - юридически обусловленная деятельность граждан и юридических лиц, связанная с использованием водных объектов) водоемы подразделяются на]: 1. Хозяйственно-питьевого назначения, использование воды в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. 2. Коммунально-бытового назначения и использование водного объекта для купания, спорта, отдыха. 3. Рыбохозяйственного назначения. Рыбохозяйственные водостоки, водоемы или их отдельные участки, используемые для воспроизводства, промысла, миграции рыб, беспозвоночных и млекопитающих, подразделяются в свою очередь на три категории. К высшей категории относятся места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных пород рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для искусственного разведения и выращивания рыб, водных животных и растений. К первой категории относятся водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных пород рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода. Ко второй категории относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей. Каждая категория водоема и водостока имеет свой ПДК загрязняющих веществ. Соблюдение санитарных правил [2] обязательно при размещении, проектировании, вводе в эксплуатацию и эксплуатации хозяйственных или других объектов и проведении любых работ, способных оказать влияние на качество воды водных объектов. Предпроектные и проектные материалы, представляемые в органы и учреждения государственной санитарно-эпидемиологической службы для заключения о соответствии их настоящим санитарным нормам и правилам, должны содержать: · обоснование выбора района, пункта, площадки (трассы) для строительства, включая природные особенности территории (гидрологические, гидрогеологические и др.); · данные о фоновом загрязнении водных объектов; · качественные и количественные характеристики сбросов вредных веществ в водные объекты с результатами опытно-промышленных испытаний новых технологий, данными эксплуатации действующего аналога, материалами зарубежного опыта по созданию подобного производства; · перечень и сроки выполнения водоохранных мероприятий, разрабатываемые на основе значений ПДК и ПДС вредных веществ и продуктов их трансформации с подтверждением их эффективности данными, полученными при эксплуатации отечественных и зарубежных аналогов; · данные о вероятности залповых и аварийных сбросов в водные объекты, меры по их предупреждению и планы действий при их возникновении; · расчеты ожидаемого (прогнозируемого) загрязнения водных объектов с учетом действующих, строящихся и намечаемых к строительству хозяйственных и иных объектов, а также рассредоточенных источников загрязнения, включая выпадение загрязнений из атмосферы; · предложения по организации производственного контроля за качеством воды водных объектов (включая перечень контролируемых показателей), подверженных влиянию строящегося (реконструируемого) объекта.
6.1. Расчет НДС для проточных водоемов (для отдельных выпусков)] Норматив предельно-допустимого сброса (НДС) – такое максимальное количество загрязняющего вещества, которое можно сбросить в водоем, не превышая ПДК загрязняющего вещества в месте водопользования с учетом разбавления. Величины ПДС определяются для всех категорий водопользователей, как произведение максимального часового расхода сточных вод (м3/ч) на допустимую концентрацию загрязняющего вещества (г/м3). При расчете условий сброса сточных вод, сначала определяется значение обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных створах, а затем определяется ПДС, согласно уравнению: . (6.2) Следует иметь ввиду, что сброс массы вещества, соответствующей ПДС, должен быть увязан с расходом сточной воды, так как, например, уменьшение расхода при сохранении величины ПДС приводит к концентрации вещества в водном объекте, превышающем ПДК. Если фоновая концентрация загрязняющего вещества в водном объекте превышает ПДК, то согласовывается в каждом конкретном случае с инспекционными органами. Основное расчетное уравнение для определения без учета неконсервативности (способности изменяться в воде за счет химических и гидрологических процессов) вещества имеет вид: , (6.3) где – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водостока (г/м3); – фоновая концентрация загрязняющего вещества, определяемая выше выпуска сточных вод; – кратность общего разбавления сточных вод в водоеме, равная произведению кратности начального разбавления на кратность основного разбавления , т.е. . (6.4) C учетом неконсервативности загрязняющего вещества уравнение имеет вид: , (6.5) где – коэффициент неконсервативности (1/сут), – время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа (сут). Значения коэффициента неконсервативности k принимаются по данным натурных наблюдений или по справочным данным и пересчитываются в зависимости от температуры и скорости истечения реки. При установлении ПДС по БПК (биологическое потребление кислорода или биохимическая потребность в кислороде, равная количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени и выражается в миллиграммах потребного кислорода на 1 г окисляемого вещества (мг 02/г)) расчетное уравнение имеет вид:: , (6.6) где – усредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, обусловливающих БПКполн фона и сточных вод, (1/сут); - БПКполн, обусловленная метаболитами и органическими веществами, смываемыми в водосток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега. Величина принимается равной: для горных рек – 0,6 ÷0,8 г/м3, для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами – 1,7 ÷ 2 г/м3; для рек болотного питания или протекающих по территории, с которой смывается повышенное количество органических веществ – 2,3 ÷ 2,5 г/м3. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0,5 суточного пробега, то величина принимается равной нулю. Кратность начального разбавления учитывается при выпуске сточных вод в водостоки в следующих случаях: · для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при соотношении скоростей и выпуска : ; · при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/сек. При меньших скоростях расчет начального разбавления не производится. Кратность основного разбавления определяется по методу В.А. Фролова – И.Д. Родзиллера: , (6.7) где Q – расчетный расход водостока, м3/сек; – коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа: , (6.8) где – расстояние от выпуска до расчетного створа по фарватеру (м); – коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке , (6.9) где – коэффициент извилистости (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию по прямой); – коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега =1, при выпуске в стержень реки =1.5); – коэффициент турбулентной диффузии, м2/сек. Для летнего времени: , (6.10) где – ускорение свободного падения 9,81 м/сек2; – средняя скорость течения реки, м/сек; – средняя глубина реки, м; – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемы по таблице М.Ф. Срибного (табл. 3); – коэффициент Шези (м1/2/c), определяемый по формуле Н.Н. Павловского (при м): , (6.11) где R – гидравлический радиус потока, м ( ); , (6.12)
Для равнинных рек по М.В. Потапову коэффициент турбулентной диффузии определяется по уравнению: , (6.13) Таблица 3 Коэффициенты шероховатости для открытых русел
Для зимнего времени (периода ледостава): , (6.14) где – приведенное значение гидравлического радиуса: , (6.15) – приведенное значение коэффициента шероховатости: , (6.16) где – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда по П.Н. Белоконю (табл. 4).
Таблица 4 Значения коэффициентов шероховатости льда
– приведенное значение коэффициента Шези: , (6.17) . (6.18) Рассмотренный метод может применяться при соблюдении следующего неравенства: . (6.19) 2. Расчет ПДС для водохранилищ и озер (для отдельных выпусков) Величины ПДС для выпусков сточных вод в водохранилища и озера определяются по приведенным ниже расчетным уравнениям, аналогичным уравнениям раздела 1. Основное расчетное уравнение для определения без учета неконсервативности вещества имеет вид: , (6.20) где – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водостока (г/м3); – фоновая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема в месте выпуска сточных вод (г/м3): C учетом неконсервативности загрязняющего вещества уравнение имеет вид: , (6.21) где – коэффициент неконсервативности (1/сут), – время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа (сут). Значения коэффициента неконсервативности k принимаются по данным натурных наблюдений или по справочным данным и пересчитываются в зависимости от температуры и скорости истечения реки. При установлении ПДС по БПК расчетное уравнение имеет вид: , (6.22) где – усредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, обусловливающих БПКполн фона и сточных вод, (1/сут); - БПКполн, обусловленная метаболитами и органическими веществами, смываемыми в водосток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0,5 суточного пробега. Величина принимается равной: для горных водоемов – 0,6 ÷0,8 г/м3, для равнинных водоемов, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами – 1,7 ÷ 2 г/м3; для водоемов, расположенных на болотистой территории, с которой смывается повышенное количество органических веществ – 2,3 ÷ 2,5 г/м3. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0,5 суточного пробега, то величина принимается равной нулю. При наличии в водоеме устойчивых ветровых течений для расчета общего разбавления может быть использован метод М.А. Руффеля. В расчетах по этому методу рассматриваются два случая: · выпуск в мелководную часть или в верхнюю треть глубины водоема, где загрязненная струя распространяется вдоль берега под действием прямого поверхностного течения, имеющее одинаковое с ветром направление; · выпуск в нижнюю треть глубины водоема (загрязненная струя распространяется к береговой полосе против выпуска под воздействием данного компенсационного течения, направленного обратно направлению ветра). Этот метод имеет следующие ограничения: глубина зоны смешения не должна превышать 10 м; расстояние от выпуска до контрольного створа вдоль берега в первом случае не превышает 20 км; расстояние от выхода сточных вод до берега против выпуска во втором случае не превышает 0.5 км.
Кратность общего разбавления сточных вод в водоеме , определяется произведением кратности начального разбавления на кратность основного разбавления , т.е. . (6.23) Кратность начального разбавления вычисляется следующим образом: - при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины: , (6.24) где - расход сточных вод выпуска, м3/с; - скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод, м/с; - средняя глубина водоема вблизи выпуска сточных вод, м. определяется по средней глубине водоема следующим образом: = = (3÷4) м, если измерения проводились на участке протяженностью 100 м; = = (5÷6) м, если измерения проводились на участке протяженностью 150 м; = = (7÷8) м, если измерения проводились на участке протяженностью 200 м; = = (9÷10) м, если измерения проводились на участке протяженностью 250 м; - при выпуске в нижнюю треть глубины: . (6.25) Кратность основного разбавления вычисляется следующим образом: - при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины: , (6.26) где - расстояние от места выпуска до контрольного створа, м; ; (6.27) - при выпуске в нижнюю треть глубины: , (6.28) . (6.29)
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-03-21; Просмотров: 59; Нарушение авторского права страницы