Практическое занятие №5. «Санитарная охрана водных объектов»

По виду водопользования водоемы подразделяются на:

1. Хозяйственно-питьевого назначения, использование воды в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

2. Коммунально-бытового назначения и использование водного объекта для купания, спорта, отдыха.

3. Рыбохозяйственного назначения.

Рыбохозяйственные водостоки, водоемы или их отдельные участки, используемые для воспроизводства, промысла, миграции рыб, беспозвоночных и млекопитающих, подразделяются в свою очередь на три категории.

К высшей категории относятся места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных пород рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для искусственного разведения и выращивания рыб, водных животных и растений.

К первой категории относятся водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных пород рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода.

Ко второй категории относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Каждая категория водоема и водостока имеет свой ПДК загрязняющих веществ.

Расчет ПДС для проточных водоемов

Предельно-допустимый сброс (ПДС) – такое максимальное количество загрязняющего вещества, которое можно сбросить в водоем, не превышая ПДК загрязняющего вещества в месте водопользования с учетом разбавления.

Расчет величины пдс для отдельных выпусков

Величины ПДС определяются для всех категорий водопользователей, как произведение максимального часового расхода сточных вод q1 (м³/час) на допустимую концентрацию загрязняющего вещества С_пдс (г/м³). Максимальный часовой расход (q) определяется по методикам.

При расчете условий сброса сточных вод, сначала определяется значение С_пдс, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных сбросах, а затем определяется ПДС, согласно уравнению ПДС=q×C_пдс.

Следует иметь ввиду, что сброс массы вещества, соответствующей ПДС, должен быть увязан с расходом сточной воды, так как уменьшение расхода при сохранении величины ПДС приводит к концентрации вещества в водном объекте, превышающем ПДК.

Если фоновая концентрация загрязняющего вещества в водном объекте превышает ПДК, то С_пдс согласовывается в каждом конкретном случае с инспекционными органами.

Основное расчетное уравнение для определения С_пдс без учета неконсервативности вещества имеет вид С_пдс=n×(С_пдк - С_ф) + С_ф,

где С_пдк – предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водостока (г/м³);

С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества, определяемая выше водозабора предприятия;

n – кратность общего разбавления сточных вод в водостоке, равная произведению кратности начального разбавления n_н на кратность основного разбавления n₀, т.е.

n= n_н× n₀

C учетом неконсервативности загрязняющего вещества уравнение имеет вид:

С_пдс=n×(С_пдк×e^kt - С_ф) + С_ф,

где k – коэффициент неконсервативности (1/сут), t – время пробегания от места выпуска сточных вод до расчетного сбора (сут).

Значения коэффициента неконсервативности k принимаются по натурным наблюдениям или по справочным данным и пересчитываются в зависимости от температуры и скорости истечения реки.

При установлении ПДС по БПК расчетное уравнение имеет вид:

С_пдс=n×[(С_пдк – С_см)×exp(k₀t) – C_ф] + С_ф,

где k₀ – усредненное значение коэффициента неконсервативности органических веществ, обусловливающих БПК_полн фона и сточных вод (1/сут).

С_см - БПК_полн, обусловленная метаболитами и органическими веществами, смываемыми в водосток атмосферными осадками с площади водосбора на последнем участке пути перед контрольным створом длиной 0.5 суточного пробега. Величина С_см принимается для горных рек равной 0.6 – 0.8 г/м³, для равнинных рек, протекающих по территории, почва которой не слишком богата органическими веществами – 1.7 – 2 г/м³; для рек болотного питания или протекающих по территории, с которой смывается повышенное количество органических веществ – 2.3 – 2.5 г/м³. Если расстояние от выпуска сточных вод до контрольного створа меньше 0.5 суточного пробега, то величина С_см принимается примерно равной нулю.

Кратность начального разбавления n_н учитывается при выпуске сточных вод в водостоки в следующих случаях:

1. для напорных сосредоточенных и рассеивающих выпусков в водоток при соотношении скоростей V_р и выпуска V_ст : V_ст ≥ 4 V_р ;

2. при абсолютных скоростях истечения струи из выпуска, больших 2 м/сек. При меньших скоростях расчет начального разбавления не производится.

Кратность основного разбавления n₀ определяется по методу В.А. Фролова – И.Д. Родзиллера: n₀=(q + ɤQ)/q ,

где Q – расчетный расход водостока, м³/сек;

- коэффициент смешения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа:

,

где L – расстояние от выпуска до расчетного створа по фарватеру (м)

α – коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке

,

где φ – коэффициент извилистости (отношение расстояния до контрольного створа по фарватеру к расстоянию до прямой);

ε – коэффициент зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега ε=1, при выпуске в стержень реки ε=1.5);

Д – коэффициент турбулентной диффузии, м²/сек; для летнего времени Д = gVH/37n_шс², где g – ускорение свободного падения 9.81 м/сек²; V – средняя скорость течения реки, м/сек; Н – средняя глубина реки, м; n_ш – коэффициент шероховатости ложа реки, определяемы по таблице 1.

С – коэффициент Шези м^1/2/c, определяемый при Н<5м, как С = R^y/п_ш , где R – гидравлический радиус потока, м, (R=H); .

Для равнинных рек по М.В. Потапову коэффициент Д определяется по уравнению

Д = V_срH_ср/200.

Таблица 1

Коэффициенты шероховатости для открытых русел

Характеристика русла	Коэффициент шероховатости nш	1/nш
1	2	3
Естественные русла, благоприятные условия (чистое, прямое, не засоренное, земляное со свободным течением)	0.025	40
Русла постоянных водотоков равнинного типа, преимущественно больших и средних рек в благоприятных условиях. Периодические водотоки при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа	0.03	33.4
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водостоков в обычных условиях, извилистые или с неправильностями рельефа дна (отмели, промоины, местами камни)	0.04	25
Русла больших и средних рек, значительно засоренные и извилистые	0.05	20
Сильно засоренные, галечно-валунные русла горного типа	0.067	15
Русла со слабым течением, валунные, горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала	0.08	12.5
Русла горно-водопадного типа со значительной извилистостью	0.1	10
Русла болотного типа, во многих случаях со стоячей водой	0.133	7.5

Для зимнего периода (периода ледостава)

Д = gVR_пр/37П_пр×С²_пр,

где R_пр, П_пр, С_пр – приведенные значения гидравлического радиуса, коэффициент шероховатости и коэффициент Шези:

R_пр=0.5×Н;

;

где n_а – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда;

С_пр = R^Упр/П_пр;

где

Рассмотренный метод может применяться при соблюдении следующего неравенства:

Таблица 2

Значения коэффициентов шероховатости льда

Периоды ледостава	Коэффициент шероховатости
Первые 10 дней ледостава (первая декада)	0.15 + 0.05
10 – 20 – й дни после ледостава (последняя декада декабря – начало января)	0.1 + 0.04
20 -60 -й дни после ледостава (середина января – первая декада февраля)	0.05 + 0.015
60 – 80 – й дни после ледостава ( конец февраля – начало марта)	0.04 + 0.015
80 – 110 – й дни после ледостава	0.025 + 0.01