Охрана гидросферы

Нормирование загрязнений  в водных объектах

За основу нормирования качества воды в водных объектах берут совокупность допустимых значений показателей состава  и свойств воды ( ПДК вредных веществ в водном объекте ), при которых сохраняются безопасность для здоровья человека и нормальные условия водопользования.

В основе нормирования лежат  три критерия вредности: Заглушающие остальную растительность.

а) влияние на общий санитарный режим водного объекта,

б) влияние на органолептические  свойства воды,

в) влияние на здоровье населения.

Влияние на общий санитарный режим оценивается по способности  водоема к самоочищению; интенсивности  процессов минерализации азотосодержащих  соединений; интенсивности развития и отмирания водорослей.

Органолептические свойства (окраска, запах, привкус) легко обнаруживаются органами чувств человека и резко  снижают пользование источником. Они не устраняются обычными методами очистки.

Влияние загрязнений на здоровье устанавливается длительными экспериментами на животных.

После изучения всех критериев, ПДК устанавливается по наиболее значимому (лимитирующему) показателю вредности.

Нормы каческтва поверхностных вод усианавливаются для хозяйтвенно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного использования.

К хозяйтвенно-питьевому относится использования водных объектов для бытовых целей и предприятий пищевой промышленности.

Коммунально-бытовое водопользование - использование водных объектов для  купания, спорта и отдыха населения.

Рыбохозяйственные водотоки и водоемы используются для воспроизводства, промысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных млекопитающих.

Как правило водоем загрязняется несколькими ингредиентами. Поэтому оценивается комбинированное воздействие загрязнений. При этом сумма отношений концентраций загрязняющих веществ (C_i) к их ПДК должна быть меньше или равна единице.

Рыбохозяйственные ПДК базируются на комплексных ихтиологических, гидробиологических, микробиологических и химических исследованиях .

Рыбохозяйственный ПДК это такая концентрация вредных веществ, при постоянном присутствии которых водоем остается практически чистым: 1- в нем не зарегистрированы случаи гибели рыб и их кормовых организмов; 2- не наблюдается постоянного исчезновения тех или иных видов рыб; 3 - не происходит порчи товарного качества рыбы; 4 - в водоеме не отмечаются условия, способные в определенные сезоны привести к гибели рыбы.

При разработке рыбохозяйственных ПДК проводится комплексное изучение, в лабораторных и полевых условиях на рыбах и на кормовых беспозвоночных организмах.

По относительной чувствительности к загрязнениям рыбы условно делятся  на три группы:

высокочувствительные (лососевые, сиговые, осетровые, судак);

средней чувствительности ( окуневые, корюшка, щука);

малочувствительные и  не пригодные для токсикологических  исследований ( карп, карась, гупии).

Основными показателями служат: выживаемость, воспроизводство, темпы  роста, неприятный привкус и запах, накопление токсикантов и возбудителей болезней.

Показатели качества воды

Основными показателями вод  различных источников являются: физические, химические, биологические и бактериологические

Физические показатели характеризуются  как общесанитарные. К ним относятся:

Содержание взвешенных веществ (частиц песка, ила, планктона), которые  определяется взвешиванием осадка после  его выпаривания , мг/л;

Цветность (окраска) оцениваются  в условных единицах;

Вкус и запах обуславливаются  растворенными солями, газами, органическими  соединениями и оцениваются в  баллах (органолептические), либо по порогу разбавления.

Химические показатели условно  делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества.

Главные ионы - наиболее распространены в природных водах анионы HCO^-₃, SO^2-₄, Cl^- , CO^2-₃, HSiO^-₃ и катионы Na⁺ ,K⁺,Ca²⁺ , Mg²⁺, Fe²⁺, они составляют 90-95 % от общего содержания.

Содержание в воде растворимых  солей кальция и магния характеризуют  ее жесткость. Различают жесткость  карбонатную (СаСО₃, MgCO₃) и некарбонатную (СаSO₄, MgSO₄, CaCl₂, MgCl₂, Ca(NO₃)₂, Mg(NO₃)₂).

Растворенные газы : O₂, CO₂, H₂S и др. Содержание кислорода в воде определяется поступлением его из воздуха и образования в результате фотосинтеза. Растворимость кислорода зависит от температуры воды. Зимой его меньше. СО₂ находится как в растворенном виде , так и в виде углекислоты. Основными источниками СО₂ являются биохимические процессы распада биохимических веществ. H₂S бывает органического (продукт распада) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождений. H₂S придает воде неприятный запах и вызывает коррозию металла.

Биогенные вещества. К этой группе относятся необходимые для  жизнедеятельности водных организмов и образующиеся в процессе обмена веществ соединения азота и фосфора.

Микроэлементы - элементы, содержание которых в воде менее 1 мг/л. Наиболее важны йод и фтор.

Органические вещества присутсвуют в виде гуминовых соединений образующихся при разложении растительных остатков и органических соединений поступающих со стоком. Их определяют показателями. ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК (биологическое потребление кислорода). ХПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики химическим путем в присутствии катализатора (сульфата серебра или бихромата калия), мг/л. БПК – это количество кислорода, которое идет на окисление органики естественным путем (биологическое окисление веществ), мг/л.

Активная реакция рН. рН – это отрицательный логарифм конценрации ионов водорода в растворе.

Биологическими показателями качества воды являются гидробионты  и гидрофлора.

Гидробионты - обитатели от дна до поверхности.

Гидрофлора - растительность макро- и микрофиты. Макрофиты - высшая форма растительности. Микрофиты - водоросли. При отмирании макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшающими органолептические показатели. Микрофиты - продуцируют кислород.

Бактериологические показатели - присутствие болезнетворных микроорганизмов (кишечной палочки). Содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 литре  воды определяет ее коли-индекс. наименьший объем воды (мл), приходящийся на 1 кишечную палочку называется коли-титром.

Требования к качеству воды зависят от цели ее использования. В табл. приведены требования к  качеству питьевых вод.

К воде, применяемой для промышленных целей предъявляются менее жесткие требования. Причем исходят из технологии (для котлов - мягкую и т.д.).

Все водоемы в зависимости  от целей водопользования делятся  на хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного назначения (табл. ).

Показатели	Цели водопользования
Хоз-питьевые нужды населения	Коммун.-быт. нужды населения	Нужды рыбного хоз-ва
высш. и 1 кат.	2 категория
Взвешенные вещества	При сбросе сточных вод  и др. работах на водном объекте  содержание взвешенных веществ в  контрольном створе не должно увеличиваться  по сравнению с естественными  условиями более, чем на
0,25 г/м3	0,75 г/м3	0,25 г/м3	0,75 г/м3
Плавающие примеси (в-ва)	На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопления др. примесей.
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике	Вода не должна приобретать  посторонней окраски.
20 см	10 см
Запахи, привкусы	Вода не должна приобретать  запахи интенсивности > 1 балла, обнаруживаемые:	Вода не должна сообщать посторонних  запахов и привкусов мясу рыбы.
непосредственно, при хлорировании и др. способах обработки	непосредственно
Температура	Летняя температура воды после сброса не должна превышаться  более, чем на 30 по сравнению со среднемесячной t 0C воды самого жаркого мес. за последние 10 лет	0C воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой объекта более, чем на 50.
Водородный показатель(рН)	Не должен выходить за пределы 6,5-8,5.
Минерализация	Не более 1000 мг/л, в том  числе хлоридов 350мг/л, сульфатов 500 мг/л, железа не более 0,3 мг/л, общая жесткость 0,7 мг-экв/л	Нормируется по показателю "привкуса"	Нормируется согласно таксациям  рыбо-хозяйствееных водных объектов
Растворенный кислород	Не должен быть менее 4 мг/л  в любой период года	В зимний подледный период должен быть не менее
6 мг/л	4 мг/л
В летний период не менее 6 мг/л
Биохимическое потребление  кислорода, БПКполн.	Не должно превышать при  температуре 20 0С
3 мг О2/л	6 мг О2/л	3 мг О2/л	3 мг О2/л
Химическое потребление  кислорода, ХПК	Не должно превышать
15 мг О2/л	30 мг О2/л	—	—
Химические вещества	Не должны содержаться  в концентрациях, превышающих нормативы
Возбудители заболеваний	Вода не должна содержать  возбудителей заболеваний, в т.ч. жизнеспособные яйца гельминитов (оскарид, власоглав, токсокар, фасциол) и жизнеспособных патогенных кишечных простейших.
Токсичность воды	—	—	Вода водного объекта  не должна оказывать хронического токсического действия на тест-объекты.

Условия сброса сточных  вод в водоемы

Условия сброса сточных вод  в водоемы регламентируются "Правилами  охраны поверхностных вод от загрязнений  сточными водами". В эти правила  включены основные положения охраны поверхностных вод от загрязнения, нормативы качества воды водоемов, используемых для хозяйственно-питьевых, коммунально-бытовых и рыбохозяйственных целей; технические условия отведения сточных вод в водоемы, порядок согласования и контроля. Правила распространяются на проектируемые, рекоструируемые, расширяющиеся и действующие предприятия.

При определении условий  спуска сточных вод в водоем в  превую очередь рассматриваются следующие возможности:

Совершенствование технологии производства, направленное на сокращение водопотребления и сброса сточных  вод в водоем (вплоть до его устранения); использование сточных вод в  системах оборотного водоснабжения, а  также уменьшение степени загрязнения  сточных вод.

Использование очищенных  и обезвреженных городских сточных  вод в технологическом водоснабжении  предприятий.

Использования сточных вод  данного предприятия для технического водоснабжения других предприятий.

Совместная очистка и  обезвреживание сточных вод данного  предприятия со сточными водами других предприятий и с городскими сточными водами.

Самостоятельная очистка  и отведение сточных вод.

Сброс сточных вод не допускается

При размещении предприятия  на маломощном водоеме, когда возможность  разбавления в нем сточных  вод и его самоочищение ограничено.

При наличии в сточных  водах высокотоксичных веществ, ПДК которых в водоеме чрезвычайно  низки.

Когда на водоеме расположены  другие объекты, создающие а водоеме высокий уровень загрязнения.

Показателем безопасной величины сбрасываемых стоков является предельно  допустимый сброс (ПДC). Он рассчитывается:

ПДС=q ^. C_ПДС, г/час,

где q - максимальный расход сточных вод, м³/час;

С_пдс - допустимая концентрация загрязняющих веществ в спуске, г/м³. С_пдс = n ^. (C_пдк – С_ф) + С_ф,

где С_ф – фоновая концентрация загрязняющих веществ в водотоке.

Очистка сточных  вод

Сточные воды промышленных предприятий  подразделяются на:

– хозяйственно-фекальные (от санитарно-бытовых помещений, душевых, туалетов, столовых и др.),

– ливневые (от смыва полов, дождевые, снеговые, воды с промышленных площадок)

– производственные (из технологических  процессов), которые в свою очередь  делятся на условно-чистые (из холодильников, теплообменников и др.) и загрязненные.

Стоки разных видов, как правило, сбразываются в свою систему канализации. Все стоки, за исключением условно-чистых перед их использованием или сбросом должны подвергаться очистке.

Условно-чистые воды должны направляться на охлаждение или нагревание и возвращаться в оборотный цикл.

Основные способы очистки  сточных вод приведены на рис.

Способы очистки сточных  вод деляться на механические, физико-химические, электро-химические, биохимические.

Механическая очистка.

Процеживание. Для извлечения крупных примесей, во избежание засорения  труб и каналов, используют решетки.

Для удаления более мелких взвешенных частиц применяют сита, отверстия, которых зависят от улавливаемых примесей (0,5-1 мм).

Для очистки от грубодисперсных  примесей используется отстаивание  в песколовках, отстойниках, нефтеловушках, осветлителях и др.

Песколовки предназначены  для удаления механических примесей, размером более 250 мкм (песка, окалины). Принцип действия песколовки основан  на изменении скорости движения твердых  тяжелых частиц в потоке жидкости. Песколовки могут быть различных  конструкций (с горизонтальным, вертикальным или круговым движением воды).

Диаметр удаляемых частиц 0,2-0,25 мм продолжительность протекания вод не более 30 сек., глубина песколовок 0,25-1 м, ширина определяется расчетным  путем.

Нефтеловушки. Применяются для выделения из сточных вод нефтепродуктов, масел и жиров. Принцип работы основан на всплывании частиц с меньшей, чем вода, плотностью (рис.).

Скорость движения воды в  нефтеловушке от 0,005-0,01 м/с, при этом всплывает 96-98% нефти. Скорость всплывания частиц зависит от их размера, плотности и вязкости раствора. Всплывают частицы 80-100 мкм. Время отстоя около 2 часов. Глубина нефтеловушки 1,5-4 м, ширина 3-6 м, длина около 12 м, количество секций не менее двух, соединенных последовательно.

Фильтрование. Применяется  для выделения из сточных вод  тонкодисперсных твердых и жидких частиц, которые не отстаиваются (рис.). В качестве фильтрующих материалов используются металлические сетки, тканевые фильтры (хлопчато-бумажные, из стекло- и искусственного волокна), керамические, иногда используются зернистые материалы (песок, гравий, торф, уголь и др.). Это, как правило, резервуар, в нижней части которого устроен дренаж для отвода очищенной воды. Скорость фильтрования 0,1-0,3 м/час. Очистка фильтров проводится путем продувки воздухом или промывкой.

Гидроциклоны очищают  сточные воды отвзвешенных частиц под действием центробежной силы (рис.). Вода с высокой скоростью тангенциально подается в гидроциклон. При вращении в нем жидкости на частицы действуют центробежные силы, отбрасывающие тяжелые частицы к периферии потока. Чем больше разность плотностей, тем лучше разделение.