5.4. Нормування шкідливих речовин у воді. Умови скидання стічних вод

Згідно правилам охорони поверхневих вод від забруднення водні об'єкти розділяються на:

• водоймища господарсько-питного і культурно-побутового призначення;

• рибогосподарські водоймища.

Водоймища першого типу розділяються у свою чергу на дві категорії:

• водоймища, використовувані для централізованого або нецентралізованого господарсько-питного водопостачання і водопостачання харчових підприємств;

• водоймища, використовувані для спорту і відпочинку населення, а також водоймища в межі населених місць.

Рибогосподарські водоймища також розділяються на дві категорії:

• водоймища, використовувані для збереження і відтворення цінних порід риб з високою чутливістю до кисню; вміст кисню в них не має бути менш, ніж 6 міліграм/л;

• водоймища, використовувані для всіх інших рибогосподарських цілей; вміст кисню в них має бути не менше 4 міліграма/л.

Відповідно встановлюються і нормативні вимоги до складу і властивостей води у водоймищах згідно кожної категорії і приводяться граничнодопустимі концентрації речовин.

Дія навіть однієї домішки на якість води і уповільнення процесів самоочищення водоймищ може виявлятися залежно від її концентрації в різних аспектах: зовнішні ознаки якості води, санітарний режим у водоймищі і так далі У зв'язку з цим при встановленні ГДК шкідливих домішок у водоймищі орієнтуються на мінімальну (підпорогову, ППК) концентрацію речовини по одному з наступних показників:

• ППК _ОР.Л – визначувану по зміні органолептичних характеристик (колір, смак, запах);

• ППК _С.Р.В. – визначувану по впливу на санітарний режим водоймища (БСК, розчинений О₂ , pH води);

• ППК_Т – визначувану по санітарно-токсикологічному впливу цієї речовини.

Значення ГДК кожної речовини у водоймищі встановлюється по найменшому значенню однієї з ППК. Гранично допустимою концентрацією (ГДК) шкідливої речовини у воді водоймища називається його концентрація, яка при щоденній дії протягом довгого часу на організм людини не викликає яких-небудь патологічних змін і захворювань, що виявляються сучасними методами досліджень, а також не порушує біологічного оптимуму у водоймищі.

У таблиці 5.4 приведені ГДК деяких речовин у водоймищах.

Таблиця 5.4 - Гранично допустимі концентрації домішок у водоймищах, міліграмі/кг [2]

Речовина	Для водоймищ санітарно-побутового водокористування	Для рибогосподарських водоймищ
По санітарно-токсикологічному лімітуючому показнику
Аміак	-	0,05
Ванадій V 5	0,1	-
Залізо Fe 2 +	0,5	-
Мідь Cu 2	0,1	0,01
Миш'як As3 +	0,05	0,05
Нікель Ni 2	1,0	0,01
Свинець Pb 2 +	0,1	0,1
Фтор F	1,5	-
Ртуть	0,005	-
Формальдегід	0,5	-
Нафта і нафтопродукти	0,5	0,5
Феноли	0,001	0,001
По загальносанітарному лімітуючому показнику шкідливості
Аміак (по азоту)	2,0	-
Цинк Zn3+	1,0	-
Сірчаної кислоти солі	500	-
По органолептичному лімітуючому показнику шкідливості
Нафта високосірчиста	0,1	-
Нафта і нафтопродукти в розчиненому і емульсованому стані	0,5	0,05 (за рибогосподарчою ознакою)
Феноли	0,001	0,001 (за рибогосподарчою ознакою)

Якщо у водоймище скидається декілька токсичних речовин, то сума їх концентрацій, виражених в долях ГДК, не повинна перевищувати одиниці з урахуванням фонових концентрацій шкідливих речовин, присутніх у водоймищі до скидання стічних вод:

(5.17)

де c_i и ГДК_i - відповідно концентрація i-ї речовини і ії гранично-допустима концентрація у водоймищі; n - число шкідливих речовин, що скидаються із стічною водою.

Принцип адитивності сприяє захисту водокористування санітарно-гігієнічними нормативами, але при цьому не враховується синергізм. Необхідний ступінь очищення стічних вод визначається станом водоймища після скидання стічних вод в нього. При цьому зміст шкідливих речовин повинен відповідати санітарним нормам у водоймищах для питного і культурно-побутового водокористування в створі, розташованому вище за 1 км. від найближчого за течією пункту водокористування, у непроточних водоймищах - на відстані 1 км. по обидві сторони пункту водокористування.

Для рибогосподарських водоймищ санітарні норми відносяться до ділянок в створі або нижче за спуск стічних вод з урахуванням можливого ступеня їх змішення і розбавлення у водоймищі від місця випуску стічних вод до кордону рибогосподарської ділянки водоймища.

При скиданні стічних вод в межі населених пунктів вимоги, встановлені до складу і властивостей води водоймища, повинні відноситься до самих стічних вод. За наявності розсіювальних випусків стічних вод, що гарантують необхідне змішення і розбавлення їх у водоймищі, вимоги до складу і властивостей води відносяться до води водного об'єкту.

Режим скидання стічних вод у водоймища може бути:

• одноразовим;

• періодичним;

• безперервним з постійною витратою;

• безперервним із змінною витратою;

• випадковим.

Найбільш сприятливим режимом скидання буде той, при якому (за наявності хорошого змішення стічних вод з водами водоймища) витримуватиметься ГДК домішок у водоймищі. При цьому необхідно враховувати, що дебіт річки в даному створі змінюється по сезонах і по роках (посушливий або дощовий рік). Співвідношення кількості домішок, що скидаються, і кількості води може сильно змінюватися, причому дебіт водоймища може виявитися недостатнім (особливо за наявності фону) для розбавлення домішок до їх ГДК у водоймищі.

При скиданні стічних вод повинна існувати гранична кількість домішок (гранично допустимий викид - ГДВ) в одиницю часу, яка визначається конкретними умовами скидання, з урахуванням характеру домішок, їх кількості, режиму скидання, дебіту водоймища і ін. ГДВ, розраховані для конкретних умов, багато в чому визначають необхідний ступінь очищення стічних вод.

Велике значення має метод скидання стічних вод у водоймища. При зосереджених випусках інтенсивність змішення мінімальна, і на практиці спостерігаються явища, коли забруднений струмінь має великий протяг у водоймищі. Якнайкращі результати приносить застосування розсіювальних випусків в глибині водоймища. Ці випуски зазвичай організовуються у вигляді перфорованих труб.

У загальному вигляді рівняння балансу домішки при скиданні її у водоймище з урахуванням початкового розбавлення в створі випуску можна представити як

, (5.18)

де с_СТ, с_Р.С., с_Ф - концентрація домішки в стічних водах до випуску у водоймище, в розрахунковому створі і фонова концентрація домішки у водоймищі відповідно, мг/кг; n₀ і n_Р.С. – кратність розбавлення стічних вод в створі випуску (початкове розбавлення) і в розрахунковому створі відповідно. Початкове розбавлення стічних вод в створі випуску

(5.19)

де - частка витрати водотоку, що протікає над розсіювальним випуском м³/с; L - довжина розсіювального випуску, наприклад, перфорованої труби), м; Н – середня глибина потоку над випуском, м; v – середня швидкість потоку над випуском, м/с.

Підставляючи значення n₀ в співвідношення (5.18) одержуємо:

(5.20)

Відстань від створу випуску до розрахункового створу на підставі експериментальних даних визначається по співвідношенню

(5.21)

де А = 0,9  2,0 – коефіцієнт пропорційності, залежний від категорії русла і середньорічної витрати води у водотоці; У - ширина водотоку, м; х - ширина частки русла, в якій не проводиться випуск (труба не перекриває всю ширину русла) м;  - коефіцієнт звивистості русла, що представляє відношення відстані між створами по фарватеру до відстані по прямій; Re_D=vH/D – дифузійний критерій Рейнольдса.

Коефіцієнт турбулентної дифузії домішки у водотоці

(5.22)

де g – прискорення вільного падіння, м/с²; 2m =0,7С – 6; С - коефіцієнт Шезі, м^0,5/с.

Із співвідношення (5.21) можна набути значення n_P.C. у явному вигляді:

(5.23)

Підставляючи отримане вираження в співвідношення (5.20) і приймаючи с_Р.С. = ГДК, одержуємо:

де М_СТ можна прийняти за граничнодопустиму величину викиду в даних умовах. При скиданні стічних вод в населених пунктах нормативне розбавлення до ГДК має бути забезпечене в створі випуску ( ), і тоді

(5.24)

причому значення с_Р.С.=ГДК відноситься безпосередньо до створу випуску стічних вод, тобто початкове розбавлення стічних вод повинне забезпечувати необхідну якість води у водотоку.

При випуску органічних домішок у водоймища їх допустиму концентрацію в стічних водах можна визначити з рівняння балансу:

(5.25)

де и - повна біохімічна потреба кисню стічної води і води водоймища відповідно; и - концентрація розчиненого кисню до місця скидання стічної води і його мінімально допустима концентрація у водоймищі нижче за скидання; - коефіцієнт змішення; - величина, що враховує відстань від місця випуску до даного створу, а також гідравлічні і геометричні чинники, що впливають на процес змішення.

Граничнодопустима концентрація грубодисперсних домішок у водоймищах визначається по співвідношенню

(5.26)

де и - концентрація зважених речовин в стічній воді і у водоймищі до її скидання відповідно.

Під ГДК в цьому випадку розуміється допустиме по нормативах збільшення змісту грубодисперсних речовин у воді водоймища після скидання в нього стічних вод залежно від виду водоймища (0,25 або 0,75 мг/кг). Проте визначення концентрації грубодисперсних речовин по формулі (5.26) недостатньо. Необхідна також характеристика грубодисперсних домішок за швидкістю осідання. Так, не допускаються до скидань стічні води, що містять грубодисперсні домішки із швидкістю осідання більшою, ніж 0,2 мм/с для непроточних і 0,4 мм/с для проточних водоймищ. Ці води повинні піддаватися попередньому очищенню до концентрацій, встановлених нормами.

По санітарних правилах в порядку попереджувального нагляду максимальна температура теплих вод при їх скиданні у водоймище може бути визначена по формулі

(5.27)

де і - максимальна температура водоймища для літнього часу і допустиме по санітарних нормах підвищення температури води на 3°с відповідно.