Требования к качеству очищенных вод и условия их сброса в водоемы

Требования к эффективности очистки сточных вод определяются общим состоя­нием природной среды и, в частности, качеством воды в водоемах и водотоках.

Каждый водоем в естественном состоянии населен определенным сообществом организмов, состав и интенсивность энергетического обмена которого определяется климатическими и биотическими факторами.

Ни одно сообщество организмов не бывает совершенно стабильным в течение времени. Отмирающие организмы непрерывно замещаются другими. В результате внешних воздействий может произойти появление в данном биоценозе других видов, более приспособленных к изменившимся условиям. В сходных местах обитания су­ществуют сходные сообщества, и в случае их изменения различные виды обычно сме­няют друг друга с определенной последовательностью, которую называют сукцессией.

Естественный процесс сукцессии обычно приводит к уменьшению количества воды в водоемах. Этот процесс ускоряется по мере уменьшения глубины водоема. Каждое сообщество наращивает дно путем отложения остатков отмирающих организ­мов, разложение органических остатков приводит к повышению в воде концентрации органического вещества и биогенных элементов, (азота и фосфора и др.), в результате синтезируется еще больше органического вещества, водоем мелеет, сукцессия продвига­ется к центру водоема, в конце концов превращая его в болото, а затем в обычный лес.

В естественных условиях сукцессия происходит крайне медленно, в условиях интенсивного антропогенного воздействия "старение" рек и озер происходит в течение десятилетий вместо сотен и тысяч лет их естественной эвтрофикации - явления, заклю­чающегося в повышении уровня продуктивности водных экосистем, сопровож­дающегося изменением видового состава гидробионтов. В основном этот процесс определяется поступлением в водоемы большого количества органических веществ и биогенных элементов, главным образом азота и фосфора. Самоочищающая способ­ность рек и озер ограничена и при ее превышении накопление органических и биоген­ных загрязнений увеличивается прогрессивно, что может привести к полной потере способности водоема к самоочищению.

Для оценки самоочищающей способности водоемов в условиях незначительного загрязнения легкоразлагаемым органическим веществом при рассредоточенных выпус­ках сточных вод достаточно обычных санитарно-гигиенических показателей, опреде­ления разбавления сточных вод, изучения кислородного режима водоема. Однако при современных масштабах загрязнения водной среды, плотности распределения его ис­точников, увеличении количества и номенклатуры загрязняющих веществ проблемы самоочищения водоемов существенно обострились. Понятие "самоочищение" подра­зумевает совокупность физических, химических, биологических и других процессов, приводящих к восстановлению качества воды до уровня, соответствующего водоемам и водотокам, не подвергающимся загрязнению. В конечном счете самоочищение часть общеприродного процесса трансформации вещества и энергии, при котором происхо­дит распад загрязняющих веществ до соединений, включаемых в круговорот вещества и энергии в биосфере. Если происходит снижение концентрации загрязнений в ре­зультате простого разбавления, переноса в другие районы акватории и т.п., то это нельзя считать самоочищением.

Основным фактором естественного процесса трансформации вещества и энер­гии в биосфере, а следовательно и процесса самоочищения, являются живые организ­мы. Академик В.И.Вернадский указывает, что "нет химической силы, постоянно дей­ствующей, а поэтому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы". Формирование биологически чистой (полноценной) воды, не содержащей токсических и радиоактивных веществ, патогенных организмов, имеющей все необходимые соли, микроэлементы и метаболиты, протекает под влиянием гидро-бионтов.

Основную роль в самоочищении водоемов играют бактерии, обладающие ог­ромным разнообразием форм метаболизма и развивающиеся при крайне разнообраз­ных условиях среды: температуре, рН, концентрациях кислорода, требующих в ка­честве питательного субстрата только органические или только минеральные вещества и т.д. Именно широкие метаболические возможности бактерий и позволяют вовлекать в круговорот практически все вещества естественного происхождения и многие синте­зированные человеком вещества.

В настоящее время в круговороте вещества и энергии в природе большое зна­чение имеет потребление воды на питьевые и хозяйственные нужды, очистка образую­щихся сточных вод и сброс очищенной воды в водоем. Полвека назад перед сбросом в водоем достаточно было понизить концентрацию взвешенных органических веществ при отстаивании и провести обеззараживание сточных вод, затем ужесточились требо­вания к сбросу в составе сточных вод различных токсических веществ. В настоящее время перечень веществ, имеющих ограничение концентрации при сбросе в водоем, насчитывает более 1300 наименований, предъявляются требования к удалению био­генных элементов, главным образом азота и фосфора.

Основными документами, определяющими требования в качественному и коли­чественному составу очищенных вод, являются: "Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения" СанПиН 4630-88 от 01.01.89 г. /3/,"Правила охра­ны поверхностных вод (типовые положения)" /2/,"Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздей­ствия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов" /4/, "Правила приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунктов" /1/,ГОСТы "Охрана природы. Гидросфера" /5/.

"Санитарные правила и нормы" служат для предупреждения загрязнения водных объектов, устанавливают гигиенические требования и нормативы качества поверх­ностных вод, регламентируют различные виды хозяйственной деятельности, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на качество воды в водоемах.

Водоемы и водотоки, предназначенные для хозяйственно-питьевого и куль­турно-бытового назначения, считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в пунктах водопользования изменились под прямым или косвенным влия­нием хозяйственной деятельности, бытового использования человеком и стали частич­но или полностью непригодными для пользования населением. Пригодность поверх­ностных вод для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования опре­деляется их соответствием требованиям и нормативам, изложенным в "Санитарных правилах и нормах".

"Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориенти­ровочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохо­зяйственных водоемов" включает более 900 наименований веществ. Требования, предъявляемые к воде рыбохозяйственных водоемов значительно жестче, чем для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования. Так, например, ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого использования по азоту аммонийному состав­ляет 2 мг/л, а для воды рыбохозяйственных водоемов - 0,4 мг/л; по хлоридам - 350 и 300 мг/л, соответственно и т.д.

К первой категории водоемов рыбохозяйственного использования относятся водные объекты, предназначенные для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, особо чувствительных к концентрации кислорода. Ко второй категории - исполь­зование водных объектов для других рыбохозяйственных целей.

На участках массового нереста, нагула рыб, расположения зимовальных ям вы­пуск сточных вод не разрешается.

Требования к условиям отведения сточных вод в поверхностные водоемы рас­пространяются на существующие выпуски производственных, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока с территорий населенных мест и производственых объектов, сточные воды отдельно стоящих жилых домов и производственных зданий и т.п., на все проектируемые выпуски сточных вод.

Учитывая, что большинство водоемов в Российской Федерации в настоящее время отнесено к рыбохозяйственным, при разработке технологий и сооружений очистки сточных вод приходится ориентироваться на требования, предъявляемые к этой категории водоемов.

Следует отметить, что в России по сравнению с другими странами к качеству очищенных сточных вод предъявляются наиболее высокие, часто чрезмерные требова­ния. Для сравнения можно привести требования для воды рыбохозяйственных водое­мов в РФ и нормы на сброс городских сточных вод в некоторых странах по БПК (таблица 1) /6/.

Таблица 1

Показа­тель	РФ	США	ФРГ	Велико­британия	Франция	Швейца­рия	Бельгия
БПК5, мг/л	3(БПКполн.)	20	25	20	20-40	20	15-50

Так, например, по данным МосводоканалНИИпроекта /7/ водный сток на участке р.Москвы, отнесенной к рыбохозяйственным водоемам, от п.Коломенское до п.Отдых на 55% состоит из очищенных сточных вод г.Москвы. В исходной речной во­де в п. Коломенское ХПК равна 53,9 мг/л, нормируемая ХПК в речной воде - 30 мг/л, т.е. для достижения нормируемого показателя сточную воду с учетом разбавления не­обходимо очистить по ХПК до 10 мг/л, что совершенно нереально.

При сбросе воды в черте населенного пункта требования, установленные к со­ставу и свойствам воды водоема, относятся и к самим сточным водам. При поступле­нии в водоем нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности, сумма отношений концентраций (C₁,C₂, …, С_n) каждого из веществ в этом во­доеме к соответствующим ПДК не должна превышать 1:

С₁ С₂ С_n

—— + —— +........+—--- = 1

ПДК₁ПДК₂ПДК_n

В этих условиях зачастую очищенная сточная вода должна быть чище питьевой, предусмотренной соответствующими ГОСТами на питьевую воду, а качество воды во многих, даже экологически благополучных водоемах не соответствует требованиям правил по охране водных ресурсов.

Сопоставление требований по удалению из сточных вод органических загрязне­ний, взвешенных веществ и химических загрязнений для реальных условий выявит пе­речень ингредиентов, удаление которых является определяющим. Удаление прочих за­грязнений произойдет как сопутствующий эффект.

Достижения науки и техники в настоящее время дают возможность разработать технологии очистки, позволяющие получить воду высокого качества, применяя ме­ханические. физико-химические и, в качестве основных, биологические методы.

Однако, с экономической точки зрения это зачастую неоправдано. Известно, что легче предотвратить загрязнение, чем восстановить исходное качество воды.

По данным Госкомстата РФ в 1994 г. общее количество отводимых сточных вод в России составило 20123 млн.м^З/год, в том числе от городов - 19208,5 млн.м^З/год, от сельских населенных пунктов - 914,5 млн.м^З/год. Через очистные сооружения проходит 79,5% общего количества сточных вод, биологической очистке подвергаются менее 75%(в сельских населенных местах эта цифра составляет только 61,7%). Безо всякой очистки в водоемы сбрасывается 20,5% сточных вод.

Требования к качеству очищенных сточных вод должны базироваться на соот­ветствии экологической необходимости, экономической целесообразности и техноло­гических возможностей.

Завышенные требования к качеству очищенных вод часто приводят к противо­положным результатам в области охраны водоемов от загрязнения. Экономически осуществимые в настоящее время проекты по очистке сточных вод, предусматриваю­щие снижение концентрации основных загрязнений на 90-95° о, не согласовываются ор­ганами санэпиднадзора и охраны природы, в результате чего задерживается строи­тельство очистных сооружений и в водемы продолжают сбрасываться неочищенные сточные воды. В других случаях затрачиваются финансовые и материальные ресурсы для осуществления глубокой очистки сточных вод, в то время как мощность очистных сооружений не обеспечивает полную биологическую очистку всех сточных вод насе­ленного пункта.

По современным требованиям к качеству очищенных сточных вод практически все отводимые сточные воды должны подвергаться глубокой очистке. Простые расче­ты показывают, что для получения одинакового экологического эффекта от водоохранных мероприятий, т.е. изъятия из сточных вод заданного количества загрязняющих веществ, при биологической очистке неочищенных сточных вод (20,5%) необходимо затратить в 10 раз меньше финансовых и материальных ресурсов, чем при глубокой очисткeсточных вод, прошедших очистные сооружения (79.5%).

Для осуществления полной биологической очистки сточных вод при удалении основных загрязнителей на 95% необходимы практически такие же затраты, как для глубокой очистки с удалением еще 10-12% загрязнений, то есть эффективность инвестиций в строительство сооружений глубокой очистки на порядок ниже, чем в строительство сооружений полной биологической очистки. В связи с тем, что более 20% сточных вод сбрасываются в водоемы в настоящее время без очистки, для обеспечения необходимого санитарно-гигиенического эффекта оздоровления водоемов следует обеспечить прежде всего полную биологическую очистку всех сточных вод. Только после этого можно будет определить реальные нормативы сброса сточных вод в водоемы..