Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами

Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами

Введение

Рост промышленного и городского водопотребления, сопровождаемый

сбросом в реки большого количества сточных вод, приводит к тому, что вода

превращается в ценное дефицитное сырьё.

Очистка рек, озёр и водохранилищ осложняется тем, что в сточных водах

увеличивается количество трудно биохимически окисляемых и вредных веществ,

таких как синтетические моющие средства и другие продукты органического

синтеза. Проблема очистки сточных вод ряда отраслей промышленности до

концентраций специфических загрязнений, безвредных для водоёмов, ещё не

решена. Поэтому эффективная очистка промышленных и городских сточных вод

для сохранения чистоты источников водоснабжения является одной из

первоочередных водохозяйственных проблем.

Действующие Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными

водами регламентируют качество воды водоёмов в расчётных пунктах

водопользования, а не состав сточных вод. Охрана водоёмов от загрязнения не

связана со всей их протяженностью, а только с определёнными пунктами, на

подходе к которым вода должна отвечать нормативным показателям качества.

Условия спуска сточных вод в водоёмы определяют с учётом возможного их

разбавления водой водоёма на пути от места выпуска до ближайшего расчётного

створа водопользования, что, однако не является необходимым и достаточным

условием экологической безопасности поверхностных водных объектов, т.к. на

данный момент подавляющее большинство из них уже исчерпали свои

биологические резервы, необходимые для своего самоочищения.

Глава 1

Охрана водоёмов от загрязнения сточными водами.

1.1. Условия сброса сточных вод в водоёмы.

Очищенные на станциях аэрации сточные воды из-за неполноты очистки

требуют разбавления чистой водой, причём кратность разбавления определяется

в основном остаточным содержанием веществ, не полностью разрушенных в

процессе очистки. По мере роста водопотребления положение с разбавлением

очищенных сточных вод будет очень напряжённым. В городах и районах с

дефицитными водными источниками придётся применять более совершенные методы

очистки сточных вод, или подавать воду для разбавления из другой речной

системы.

В таких условиях большое значение приобретает внедрение на

предприятиях оборотного водоснабжения, повторное использование очищенных

сточных вод и рационализация технологии производства в направлении снижения

водопотребления, количества и концентрации сточных вод.

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами

установлены нормы качества воды по основным санитарным показателям для

водоёмов двух видов водопользования:

к первому виду относятся участки водоёмов, используемые в качестве

источников централизованного или нецентрализованного питьевого

водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой

промышленности;

ко второму виду относятся участки водоёмов, используемые для спорта,

купания и отдыха населения, а также водоёмы в черте населённых пунктов.

Ближайшие к месту выпуска сточных вод пункты водопользования на

водоёмах первого и второго вида устанавливаются органами Государственного

надзора с учётом перспектив использования водоёма. Состав и свойства воды

должны соответствовать нормативам воды в створе, расположенном на проточных

водоёмах в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на

непроточных водоёмах – озёрах и водохранилищах – в 1 км в обе стороны от

пункта водопользования.

При спуске сточных вод в черте города (или любого населённого пункта)

первым пунктом водопользования является этот город или населённый пункт. В

этих случаях требования к составу и свойствам воды водоёма нужно относить и

к сточным водам, так как нельзя рассчитывать практически на разбавление и

самоочищение.

К основным нормативам качества воды относятся следующие:

. Взвешенные вещества.

Содержание взвешенных веществ в воде после спуска сточных вод не

должно увеличиваться больше, чем на 0,25 мг/л для водоёма первого вида и на

0,75 мг/л для водоёма второго вида. Для водоёмов, содержащих в межень более

30 мг/л природных минеральных взвесей, допускается увеличение концентрации

взвешенных веществ в воде до 5%.

. Плавающие примеси.

На поверхности водоема не должно быть плавающих плёнок, пятен

минеральных масел и скопления других примесей.

. Запахи и привкусы.

Вода не должна приобретать запахов и привкусов интенсивностью более 2

баллов, обнаруживаемых в водоёмах первого вида непосредственно или при

хлорировании и в водоёмах второго вида непосредственно

. Окраска.

Окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см

для водоёмов первого и второго видов.

. Температура.

Летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна

повышаться более чем на 3оС.

. Активная реакция.

(рН) воды водоёма после смешения со сточными водами не должна

выходить за пределы 6,5-8,5.

. Минеральный состав.

Для водоёмов первого вида не должен превышать по плотному остатку 1000

мг/л, в том числе хлоридов – 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л; для водоёмов

второго вида минеральный состав нормируется по показателю «Привкусы».

. Растворённый кислород.

В воде водоёма после смещения со сточными водами количество

растворённого кислорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в

пробе, взятой до 12 часов дня.

. Биохимическая потребность в кислороде.

Полная потребность воды в кислороде при 20оС не должна превышать

3 и 6 мг/л для водоёмов первого и второго видов.

Возбудители заболеваний не должны содержаться в воде. Методы

предварительной очистки и обеззараживания сточных вод согласовываются в

каждом отдельном случае с органами Государственного санитарного надзора.

. Ядовитые примеси.

Не должны находиться в концентрациях, которые могут оказать прямое или

косвенное вредное действие на здоровье людей.

Нормативные качества воды для водоёмов рыбохозяйственного значения

устанавливают применительно к двум видам их использования:

. Водоёмы, используемые для воспроизводства и сохранения ценных

сортов рыбы;

. Водоёмы, используемые для всех других рыбохозяйственных целей.

Вид водоёма определяется органами Рыбоохраны с учётом перспективного

развития рыбного хозяйства. Нормативы состава и свойства воды в зависимости

от местных условий могут относиться или к району выпуска сточных вод при

осуществлении их быстрого смещения с водой водоёма, или к районам ниже

спуска сточных вод с учётом возможной степени их смещения и разбавления в

водоёме от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственного участка

водоёма. На участках массового нереста и нагула рыб спуск сточных вод не

разрешается.

При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоёмы к составу и свойствам

воды предъявляются более высокие требования по сравнению с изложенными

выше.

Растворённый кислород. В зимний период количество растворенного

кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно

первого и второго видов; в летний период во всех водоёмах – не ниже 6 мг/л

в пробе, взятой до 12 часов дня.

Биохимическая потребность в кислороде. Величина БПК5 при 20оС не

должна превышать 2 мг/л в водоёмах обоих видов. Если содержание кислорода в

зимний период ниже на 40% нормального насыщения, то допускается сброс

только тех сточных вод, которые не изменяют БПК воды водоёма.

Если в зимний период содержание растворённого кислорода в воде водоёма

первого вида снижается до 6 мг/л, а в водоёме второго вида – до 4 мг/л, то

можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют БПК

воды.

Ядовитые вещества. Не должны содержаться в концентрациях, прямо или

косвенно влияющих на рыб и организмы, служащие кормом для рыб.

Величина предельно допустимых концентраций каждого вещества,

входящего в комплекс с одинаково лимитирующими показателями

вредности, должна быть уменьшена во столько раз, сколько вредных веществ

предполагается спустить в водоём.

Выполнение требований Правил охраны водоёмов возможно только в том

случае, если со сточными водами поступает строго определённое количество

загрязнений, соответствующее самоочищающей способности водоёма.

Необходимое уменьшение в сточных водах загрязнений для приведения их

количества в соответствие с требованиями к составу и свойствам воды в

расчётном пункте водопользования можно производить любым проверенным на

практике методом очистки и обезвреживания сточных вод.

Улучшение качества воды и восстановление ее чистоты происходит под

влиянием разбавления (перемешивания загрязнённой струи со всей массой воды)

и минерализации органических веществ с отмиранием внесённых в реку чуждых

ей бактерий – собственно самоочищения.

Учёт процессов естественного самоочищения водоёмов от поступивших в

них загрязнений возможен, если этот процесс ярко выражен и закономерности

его развития во времени достаточно изучены.

Для производственных сточных вод, содержащих разнообразные

специфические загрязнения, зачастую с неустановленным режимом распада,

основным способом очистки остаётся разбавление, протекающее наиболее быстро

и полно в проточных водоёмах. Превращение рек в каскады водохранилищ с

изменённым гидрологическим режимом делает необходимым применение более

эффективных способов очистки сточных вод для уменьшения количества

загрязнений, вносимых в водоёмы.

1.2. Смещение сточных вод с водой водоёмов.

Разбавление сточных вод, внесённых в проточный водоём, происходит по

мере их перемещения вниз по течению и смешения с возрастающим потоком.

Концентрация загрязнений при этом снижается обратно пропорционально

кратности разбавления, величина которой в общем виде определена формулой:

[pic]

Где q – расход сточных вод в м2/с;

Q – расход воды в реке в створе выпуска сточных вод при 95%-ной

обеспеченности в м2/сек

Концентрация загрязнений по поперечному сечению загрязнённой зоны

потока неодинакова. В ней имеется струя с максимальной концентрацией

загрязнения Смакс и струя с минимальной концентрацией Смин. На некотором

расстоянии (L) от места выпуска воды смешиваются с общим расходом реки

(Qcм=QL). Неодинаковая концентрация загрязнений выше створа полного

смещения обусловлена тем, что отдельные струи смешиваются с неодинаковым

количеством чистой воды. Поэтому расчёты проводятся для наиболее

неблагоприятного случая, т.е. на минимальную часть расхода реки Qсм,

которая обуславливает разбавление сточных вод в максимально загрязнённой

части потока. Эту часть расхода реки, которая характеризуется коэффициентом

смещения a , определяют по формуле:

[pic],

где L – расстояние от места выпуска сточных вод до расчётного створа

по фарватеру реки в м.

Коэффициент [pic], учитывающий гидравлические факторы смещения,

определяют по формуле:

[pic],

где [pic]- коэффициент извилистости русла реки (отношение длины

между двумя пунктами по фарватеру к длине по прямой);

[pic]-коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод;

принимается для берегового выпуска равным 1, а для выпуска в

фарватер – 1,5;

Е - коэффициент турбулентной диффузии.

Для равнинных рек определяется по формуле:

[pic],

где [pic]- средняя скорость течения реки в м/сек;

Нср - средняя глубина реки в м.

С учётом коэффициента смещения кратность разбавления n в расчётных

створах теперь необходимо определять по формуле:

[pic].

Разбавление сточных вод в водохранилищах и озёрах обусловлено

перемещением водных масс в основном под действием ветровых течений. При

установившемся движении в результате длительного действия ветра одного

направления создаётся своеобразное распределение течений. В поверхностном

слое, составляющем около 0,4 общей глубины водохранилища Н, течение имеет

одинаковое направление с ветром и скорость, изменяющуюся от [pic] на

поверхности до нуля на глубине 0,4 Н. Ниже размещается слой

компенсационного течения противоположного направления.

Так как верхние слои воды по мере продвижения встречаются с новыми

слоями, движущимися в обратном направлении, при расчётах нужно учитывать и

последующие движения потока. Полное разбавление сточных вод является

результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего в

пункте выпуска сточных вод, и основного, продолжающегося по мере

продвижения сточных вод от места выпуска.

1.3. Требования, предъявляемые к степени очистки сточных вод.

Необходимую степень очистки сточных вод перед выпуском в водоём

определяют применительно к приведённым выше показателям вредности. Чтобы

правильно определить необходимую степень очистки сточных вод, нужно иметь

исчерпывающие данные о количестве сточных вод и их составе, а также

материалы обследований водоема, характеризующие его существующие и

перспективные гидрологические и санитарные условия.

Необходимая степень очистки сточных вод выражается уравнением:

Сстq+CpaQ[pic](aQ+q)Cпр.д ,

Где Сстq – концентрация загрязнений в сточных водах, с которой

они могут быть спущены в водоём, в г/м3;

Ср – концентрация загрязнений в водоёме выше места выпуска сточных

вод в г/м3;

Q – расход воды в водоёме в м3/сек;

Q – количество сточных вод в м3/сек;

а – коэффициент смешения;

Спр.д – предельно допустимая концентрация загрязнений в расчётном

створе в г/м3.

После соответствующих преобразований уравнения получаем:

Сст[pic] .

Величины Ср, - а и Q определяют на основании изысканий или по данным

органов гидрометеорологической службы. Створы ближайших пунктов

водопользования устанавливаются органами Государственного надзора с учётом

данных о перспективах использования водоёма.

Кроме определения величины Сст , при проектировании следует определять

концентрацию загрязнений в максимально загрязнённой струе выше расчётного

створа и сопоставлять её с требованиями, предъявляемыми к качеству воды

водопользователями, расположенными на этом участке реки. Если концентрация

загрязнений выше приемлемой для водопользователей величину Сст нужно

соответственно уменьшить.

При спуске в водоёмы сточных вод, содержащих несколько вредных

веществ, учитывают комплексное действие этих веществ .в одних случаях

токсическое действие одного вредного вещества ослабляется присутствием

другого вредного или безвредного вещества. В других случаях оно резко

усиливается, а при наличии вредных веществ, имеющих такой же лимитирующий

показатель вредности, - суммируется. Суммарное действие токсичных

соединений является наиболее частным случаем, поэтому при сбросе в водоём

сточных вод, содержащих несколько вредных веществ с одинаковыми

показателями вредности, предельно допустимую концентрацию каждого из них

нужно уменьшить пропорционально числу таких веществ.

Часто производственные сточные воды содержат вредные вещества,

относящиеся по действию к различным группам вредности.

В этих случаях их предельно допустимую концентрацию определяют по

каждой группе в отдельности.

Данные группы – группы лимитирующего показателя вредности (ЛПВ)

распределены на:

a) Группу санитарно – токсикологического ЛПВ, куда входят хлориды,

сульфаты и нитраты, для которых должно выполнятся условие

[pic]

b) Группу рыбохозяйственного ЛПВ, в которой одно загрязняющее

вещество – нефтепродукты (НП), для которых должно выполнятся

условие

[pic]

c) Группу общесанитарного ЛПВ, в которой содержится также

ингредиент – БПКполн , для которого должно выполнятся условие

[pic]

d) Группу токсикологического ЛПВ, в которой два вещества –

аммонийный ион (NH4+) и нитраты (NO2-) для которых должно

выполнятся условие

[pic]

e) Группу органолептического ЛПВ, в которой два ингредиента –

железо (Ж) и синтетические поверхностно активные вещества

(СПАВ), для которых должно выполнятся условие

[pic]

f) Группу, куда входят взвешенные вещества.

Согласно «Правилам охраны поверхностных вод», содержание взвешенных

веществ в створе смешения не должно увеличиваться более чем на 0,75 мг/л по

сравнению с фоном реки – Ср.

Под предельно допустимым сбросом (ПДС) загрязняющих веществ в

природный объект, понимается масса вещества в сточных водах, максимально

допустимая к отведению в единицу времени с целью обеспечения норм качества

воды контрольном пункте. ПДС устанавливается с учётом предельно допустимых

концентраций Спр.доп. если, что тоже самое, ПДК веществ в местах

водопользования и ассимилирующей способности водного объекта.

ПДС определяется для всех категорий водопользователей как произведение

расхода сточных вод «q» (м3/час) на концентрацию вещества Спр.доп. (мг/л) в

сточных водах по формуле:

ПДС(г/час)=qст.воды(м3/час).Спр.доп.(мг/л).

Размерностью количественного значения ПДС является (г/час).

Глава 2

Особенности установок и сооружений для очистки сточных вод в малых

населённых пунктах.

2.1. Общие принципы очистки сточных вод от малых населённых пунктов.

Принятая в России унифицированная шкала производительностей очистных

станций на местные (0,5-12 м3/сут), малые (25-1400 м3/сут), поселковые (14-

10 м3/сут), городские (17-18 тыс. м3/сут) и районные (100-280 тыс. м3/сут).

Группы зданий и малые населённые пункты с максимальным населением 3-5

тыс.чел. могут обеспечиваться местными и малыми (до 1400 м3/сут) очистными

станциями. Особенностью этих систем является то обстоятельство, что

водоотведение от небольших объектов характеризуется большой

неравномерностью во времени, как по части расходов, так и загрязнений. При

вводе в эксплуатацию новых объектов – источников сточных вод – происходит

резкое увеличение расхода сточных вод на очистных сооружениях через

короткие промежутки времени (1-2 года), кроме того, малые канализационные

системы эксплуатируются в основном малоквалифицированным персоналом.

Перечисленные особенности предопределяют выбор методов очистки и

технических решений установок в малой канализации: они должны быть

эффективными, простыми, надёжными в работе; должны иметь высокое качество

и одновременно низкую стоимость за счёт индустриальности строительства. В

местных и малых системах канализиции применяются механические и

биологические методы очистки, а в случае необходимости и доочистка сточных

вод. При этом схема очистной станции обычно бывает упрощённой. Предпочтение

следует отдать естественным методам очистки. Осадок от очистки сточных вод

сбраживается (стабилизируется) и используется в сельском хозяйстве.

Очищенная вода перед спуском в водоём подвергается обеззараживанию.

2.2 Установки механической очистки. Решётки и песколовки.

На насосных станциях перед двухярустными отстойниками и аэрационными

установками устанавливаются решётки. В основном применяют стержневые

решетки с ручной очисткой при помощи грабель. Стержни изготовляются из

полосовой стали прямоугольного сечения 10Х10 мм и устанавливаются в канале

на расстоянии 16 мм друг от друга. Угол наклона плоскости решётки к

горизонту – 60о (рис. ?). На более крупных объектах (>45 тыс. чел)

применяются решётки с механизированной очисткой. При перекачивании сточных

вод на очистные сооружения решётка устанавливается в приёмном резервуаре

насосной станции.

Иногда здесь решетки выполняются в виде перфорированного

цилиндрического бака-корзины вместимостью 20-25 л.

На малых очистных сооружениях возможно применение решёток-дробилок

типа РД-100, устанавливаемых непосредственно на трубопроводе, с

максимальной производительностью 30 м3/ч и мощностью электродвигателя 0,27

кВт. Опыт эксплуатации решеток-дробилок показал, что они ненадёжны и

недолговечны в работе. Считается что задержанный на решетках мусор не

должен попадать на очистные сооружения, так как он практически не поддаётся

биологическому окислению и только перегружает сооружения.

При расходе сточных вод более 100 м3/сут перед двухярустными

отстойниками в основном применяются песколовки. Обычно строятся

горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды и ручным удалением

песка при численности жителей менее 5 тыс. (рис. ?). Песок, выпадающий в

объёме 0,02 л/сут (на 1 чел), удаляется для сушки на песковые площадки. На

малых сооружениях песколовки работают плохо, что вызвано большой

неравномерностью расхода сточных вод. Это, однако, трудно учесть при

проектировании. При раздельной системе канализации песка в бытовых сточных

Страницы: 1, 2