Пдк сбросов в водные объекты. Качество воды водных объектов. Нормирование сбросов в водные объекты

Система мер по охране вод включает нормирование качества воды в водном объекте; регламентацию сброса нормированных веществ в водоемы со сточными водами; регламентацию различных видов деятельности, влияющих на состояние вод; организационно-технические мероприятия, связанные с рационализацией водопользования и др.

Нормирование качества воды водоемов проводится по категориям в зависимости от их назначения: хозяйственно-питьевого (для водоснабжения предприятий пищевой промышленности и жилищно-бытового сектора), культурно-бытового (для купания, рекреации), рыбохозяйственного (три категории для выращивания рыб различной хозяйственной ценности) водопользования. Критерии качества воды как природного ресурса для разных пользователей не могут быть едины. Нормы качества воды водных объектов включают требования к составу и свойствам воды для различных видов водопользования, а также величины ПДК веществ в воде.

Для характеристики качества воды в водном объекте, а также для установления возможности сброса сточных вод через биологические очистные сооружения и определения эффективности применения биохимического метода очистки используют следующие показатели:

Предельно допустимая концентрация химического вещества в водоеме, мг/дм 3 , при которой оно не оказывает прямого или опосредованного влияния на состояние здоровья населения в течение жизни и не ухудшает гигиенические условия водопользования. В общей сложности установлено свыше 1 900 ПДК для вод различного назначения. Каждое значение ПДК относится к одному из лимитирующих показателей вредности (ЛПВ). ЛПВ - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. Различают три вида ЛПВ: органолеп-тические, общесанитарные, санитарно-токсикологические. При отсутствии значений ПДК временно устанавливаются величины ориентировочно допустимых уровней нормированных веществ (ОДУ). Для веществ в зависимости от токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты и от ЛПВ установлены классы опасности: 1-й -чрезвычайно опасные, 2-й - высокоопасные, 3-й - опасные, 4-й - умеренно опасные.

Биохимическое потребление кислорода (БПК), мг 0 2 /дм 3 - количество кислорода, используемого при биохимическом окислении органических веществ за определенное время инкубации пробы (2, 5, 10, 20 суток). Например, БПК 6 - 5 суток. Полное БПК показывает, какое предельное количество кислорода может быть удалено из воды за счет биологического окисления органических отходов. Так, для питьевой воды полное БПК п (состояние, когда все биологически окисляемые вещества разложились микроорганизмами) не должно быть более 3,0 мг 0 2 /дм 3 при 20 °С. Необходимость определения этого показателя вызвана частично тем, что наличие в сбрасываемых в водоем сточных водах большого количества аэробно разлагаемых органических веществ может привести к снижению содержания в воде растворенного кислорода, что нежелательно для обитателей водоема, прежде всего для рыб.

Химическое потребление кислорода (ХПК), определенное бихроматным методом (окисление бихроматом калия и серной кислотой), т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимое для окисления содержащихся в 1 дм 3 воды восстановителей, мг 0 2 /дм 3 . Для нахождения значения ХПК требуется гораздо меньше времени, чем для определения ВПК. При применении бихроматного метода получаются более высокие значения расхода кислорода в процессе разложения органики, чем при определении ВПК, что эквивалентно большему содержанию окисляемой органики, т. к. окисляются даже те органические вещества, которые микроорганизмы окислить не могут. Чем меньше различаются значения ХПК и ВПК для пробы воды, тем эффективнее будет биохимическая очистка стоков. В питьевой воде ХПК не должно быть больше 15 мг 0 2 /дм 3 .

Органолептические показатели - вкус, запах и цвет воды. Обычно вкус определяют только питьевой воды. Он зависит от растворенных в воде веществ. Различают четыре основных вкуса: соленый, кислый, сладкий и горький. Запах природных вод может быть землистым, хлорным, нефтепродуктовым и т. п. Его интенсивность определяют по пятибальной шкале (0 - запах не ощущается и 5 - запах очень сильный, вода не пригодна к употреблению). Цветность воды - санитарный показатель, позволяющий судить о наличии в ней примесей. Выражается в градусах цветности, определяется колориметрически.

Помимо химических и механических примесей в воде присутствуют микроорганизмы, в том числе патогенные. Анализ воды на присутствие всех болезнетворных организмов (бактерий, вирусов и простейших) - задача трудная и дорогостоящая. Поэтому разработаны упрощенные тесты, с помощью которых определяют содержание индикаторных бактерий *- кишечных палочек. Наличие их в воде, как правило, сопровождается присутствием болезнетворных микроорганизмов и свидетельствует о ее загрязнении. Поэтому важной характеристикой качества воды является число лак-тозоположительных кишечных палочек (ЛКП) в 1 дм 3 .

В питьевой воде не должно содержаться ни одной кишечной палочки в 100 мл пробы.

При использовании воды для питьевых (рекреационных) нужд нормируются 11 основных санитарно-гигиенических показателей ее состава и свойств, характеризующих содержание взвешенных веществ, плавающих примесей, растворенного кислорода, возбудителей заболеваний, запах, вкус, окраску, температуру, кислотность (рН), минеральный состав, ВПК. Для нескольких сотен токсичных веществ установлены ПДК (табл. 4.7). Определяются ПДК в контрольном створе водоема (поперечном сечении потока, в котором контролируется качество воды). Для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, нормируются 9 основных показателей: содержание взвешенных веществ, плавающих примесей, растворенного кислорода, ядовитых веществ, окраску, запах и вкус, кислотность (рН), ВПК.

Качество поверхностных вод может характеризоваться по индексу загрязнения вод (ИЗВ), которому соответствует 7 классов разной степени загрязнения. Определяется ИЗВ как 1/6 суммы средних концентраций: растворенного кислорода, БПК 5 , азота аммонийного и нитритного, нефтепродуктов и фенолов.

В загрязненных сточными водами водных объектах протекают сложные процессы, ведущие к восстановлению естественного состояния рек, озер, водохранилищ. Совокупность гидродинамических, химических, биохимических и физических процессов, приводящих к снижению концентрации загрязняющих веществ в воде водных объектов, называют самоочищением. Количественной характеристикой этого процесса является ассимилирующая способность водного объекта - способность водоема или водотока принимать определенную массу веществ в единицу времени без нарушения норм качества воды в контролируемом створе или пункте водопользования. В процессах самоочищения озер и водохранилищ большую роль играют сапрофитная аэробная микрофлора, гидробионты-фильтра-торы и водная растительность.

Условия отведения сточных вод в водоемы определяются с учетом степени смешения стоков с водой водного объекта в контрольном створе, а также фонового состава и свойств воды водных объектов в местах выпуска сточных вод. Фоновыми называют концентрации веществ в воде, рассчитанные для фонового створа водоема с учетом всех источников поступления этих веществ, кроме рассматриваемого предприятия. Для каждого выпуска сточных вод расчетным путем устанавливаются предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ - максимальная масса этих веществ в сточных водах при отведении в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе, соответствующих категории водопользования (хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, ры-бохозяйственного). ПДС устанавливается с учетом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и распределения массы загрязнителей между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

ПДС устанавливаются на определенный период (с дальнейшей корректировкой в сторону уменьшения) для предприятий и организаций, имеющих самостоятельные выпуски сточных вод в водные объекты, и утверждаются соответствующими органами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды.

При расчете ПДС необходимо иметь в виду, что, при поступлении в водные объекты нескольких веществ 1-го и 2-го классов опасности с одинаковым ЛПВ с учетом фоновых концентраций, должно соблюдаться соотношение

с г I пдк х +с 2 / пдк 2 +...+с п / пдк п < 1,

где Cj, ..., С л - концентрации примесей в контрольном створе; ПДК Х, ..., ПДК п - соответствующие значения ПДК. При принятии решения о возможности сброса сточных вод используют правило: если выполняется неравенство то сброс промышленных стоков запрещается.

Расчет концентрации загрязняющих веществ в контрольном створе осуществляется с учетом кратности разбавления.

Вода - является более жестко локализованным в пространстве природным телом, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном.

Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышлен­ной и хозяйственной деятельности общества, а также с учетом того, что целенаправленное или случайное отведение жидких «отходов» в водные объекты практически неизбежно, является установление допустимых нагрузок на них при водопользовании и водопотреблении.

Водопользование - это использование воды без изъ­ятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт.

Водопотребление - 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. Основными водопотребителями является сельское хозяйство, промышленные производства, культурно-бытовое хозяй­ство.

Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, зависящая от его физических особенностей и способности к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка ПДН. Но поскольку использование воды связано с изъятием ее из водоема и угрозой истощения этого объекта, разрушением экосистемы, а также с использованием для целей купания, рыбной ловли, отдыха на воде, то ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду загрязняющих веществ оказываете недостаточным. В настоящее время разрабатывается норматив предельно допустимой экологической нагрузки на водные экосистемы ПДЭН.

В общем случае допустимая нагрузка на водоем (при его загрязнении) определяется как разность между установленной нормативной нагрузкой, т.е. возможностью сброса С норм и уже существующей, т.е. фактической нагрузкой С факт:

С доп = С норм - С факт (5.8)

Согласно действующим в России «Правилам охраны поверхностных вод. Типовые положения» (1991), данный водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойства 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. Если же примеси присутствуют в воде в пределах нормативов, то водный объект загрязненным не считается.

Следовательно загрязненность воды - не абсолютное понятие: оно относится только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Поэтому водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ.

Под загрязненностью водного объекта понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдается уклонение от нормы в сторону увеличения содержания тех или иных нормируемых компонентов. Отсюда загрязняющим воду веществом считается не любая примесь и не в любом количестве, а лишь избыточ­ная, которая приводит к нарушению нормативов качества воды.

Основным нормативным требованием к качеству воды в вод­ном объекте является соблюдение установленных предельно допустимых концентрации.

Предельно допустимая концентрация примеси в воде вод­ного объекта (реке, озере, море, подземных водах) - это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, куль­турно-бытового и других видов водопользования.

ПДК вредных веществ в водном объекте - это такая концентрация, при превышении которой вода стано­вится непригодной для одного или нескольких видов водопользования (ГОСТ 17403 – 72).

Как и для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, принцип разделения связан с приоритетным назначением водного объекта, т.е. с категориями водопользования (рис. 5.1).

К качеству воды каждой категории водопользования предъявляются различные требования: в одних случаях более, в других - менее жесткие. Например, присутствие хлорорганических ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран) в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых водных объектах допускается в весьма ограниченных количествах: концентрации соответственно 0,02 и 0,1 мг/л. в воде рыбохозяйственнных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается. Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны, кроме того, и при контактном воздействии.

Некоторые вещества являются вредными в сравнительно вы­соких концентрациях именно при контактном воздействии или при воздействии на органы чувств, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с общесанитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй ка­тегории они оказываются токсичными для ихтиофауны (рыб), и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие. Соответственно ПДК на эти вещества ужесточаются. Например, если в водных объектах первой категории ПДК для ам­миака (по азоту) составляет 2 мг/л, то для второй категории - она в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладаю­щие резким стойким запахом, например нефтепродукты. В вод­ных объектах первой категории преимущественное значение имеет запах, и поэтому в основе ограничения - органолептические свойства воды, загрязненной этими продуктами (ПДК = 0,3 мг/л). Однако ткани рыб, обитающих в водоемах рыбохозяйственного назначения, приобретают резкий запах, а кроме того, нефть губительна для икры, личинок, молоди рыб. Поэто­му в рыбохозяйственных водных объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю и ПДК снижается до 0,05 мг/л.

Для обеспечения чистоты водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив: лимитирующий показатель вредности, не имеющий количественной характеристики, а отражающий приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект имеет полифункциональное назначение. В водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения в основу приоритетности нормирования положены преимуществен­но санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в рыбохозяиственных - в основном токсикологический и отчасти органолептический.

Нормирование загрязняющих веществ в воде учитывает три главных критерия:

1. влияние вещества на общий санитарный режим водного объ­екта;

2. влияние на органолептические свойства воды;

3. влияние на здоровье населения.

Первый критерий связан с влиянием загрязняющих веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах. Определяется какое коли­чество кислорода необходимо для окисления органики и развития водной микрофлоры. Критериальной характеристикой воды в этом случае является биохимическое потребление кислорода БПК (БПК-количество О 2 , израсходованное в определенный промежуток времени на собственно биохимическое окисление (разложение) нестойких органических соединений в исследуемой воде).

Пороговые значения второго критерия устанавливаются на группах людей-добровольцев, отобранных по способности к восприятию запахов. Порог запахового ощущения для самых чув­ствительных индивидуумов принимается в качестве ПДК в для данного вещества.

Более сложно исследовать влияние вредных веществ на здоровье людей. Для этого проводятся санитарно-токсикологические исследования с целью установления макси­мальной недействующей дозы (концентрации) вещества (МНК).

Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей. В водных экосистемах имеют значение режимы таких экологических факторов, как содержание взвешенных веществ, минеральный состав, растворенный кислород, температура, рН и др. (табл 5.3).

Некоторые общие требования к составу и свойствам воды

Работа многих водохозяйственных объектов связана с потреблением воды. Вода используется в технологических и вспомогательных процессах. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

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

Все водные объекты подразделяются на два вида водопользования. Каждый вид водопользования разделен еще и на категории.

Первый вид водопользования – хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование, включает две категории:

I категория – водные объекты используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

II категория – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.

Второй вид – рыбохозяйственное водопользование, три категории.

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

II категория – водные объекты, используемые для других водохозяйственных целей.

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

Нормы качества воды водных объектов включают:

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

- перечень ПДК нормированных веществ в воде для различных видов водопользования.

В расчетном створе вода должна удовлетворять нормативным требованиям. В качестве норматива используется ПДК.

Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделены по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водопользования отвечают три ЛПВ: санитарно-токсикологический, рыбохозяйственный, общесанитарный, органолептический.

Вещества, концентрация которых изменяется в воде водного объекта только путем разбавления, называются консервативными.

Вещества, концентрация которых изменяется как под действием разбавления, так и вследствие протекания различных химических, физико-химических и биологических процессов – неконсервативными.

Процессы, изменяющие характер веществ, поступающих в водные объекты, называют процессами самоочищения. Совокупность разбавления и самоочищения составляют обезвреживающую способность водного объекта.

Представим ситуацию, когда ВХО сбрасывает сточные воды после технологического процесса.

При сбросе сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования расчетный створ должен устанавливаться на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор, место купания, отдыха, территория населенного пункта и т.п.), а на непроточных водоемах и водохранилищах – в одном километре в обе стороны от пункта водопользования.

При сбросе сточных вод в водные объекты рыбохозяйственного водопользования расчетный створ определяется администрацией района, но не далее чем в 500 м от сброса сточных вод.

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

где - концентрацияi-го вещества в расчетном створе при условии

одновременного присутствия Zвеществ, относящихся к одному и тому же ЛВП;

Z– количество веществ с одинаковым ЛВП;

- предельно допустимая концентрацияZвеществ.

Основной механизм снижения концентрации загрязняющего вещества при сбросе сточных вод в водные объекты – разбавление.

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

где γ – коэффициент смешения, показывающий,

какая часть воды водотока участвует в разбавлении;

q– максимальный расход сточных вод, м 3 /с;

Q– расчетный минимальный расход воды водотока

в контрольном створе, м 3 /с.

При определении кратности разбавления сбрасываемых сточных вод водой водотока расчетный расход Qпринимается при следующих условиях:

Для незарегулированных водотоков – расчетный минимальный среднемесячный расход воды года 95-% обеспеченности;

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

Расчетный расход может быть получен в установленном порядке в органах Роскомгидромета.