3.7. Регламентация поступления загрязняющих веществ в водные объекты

Защита водных объектов от поступления в них загрязняющих веществ осуществляется разными способами и средствами. Однако выбор способов определяется в основном источником и типом загрязнения. Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные вещества, отходящие в водные объекты, рассматриваются как сбросы.

Целью природоохранных мероприятий является обеспечение такого содержания загрязняющих веществ в воде, которые не окажут вредного воздействия ни на качество окружающей среды, ни на здоровье людей. Поэтому задача сводится к ограничению содержания загрязняющих веществ в сбросах. Приоритетным условием здесь является соблюдение санитарно-гигиенических нормативов, то есть соблюдение условия С ПДК. Отсюда следует, что предприятие должно обеспечить поступление (сброс) загрязняющих веществ в природную среду, при котором эти вещества смогут рассеяться до неопасных концентраций (ПДК) в определенных местах. Условие СПДК в установленном створе может быть обеспечено, если содержание разных веществ в стоках предельно допустимого сброса (ПДС) гарантируется разбавлением их до неопасных концентраций.

Под ПДС понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению (в установленном режиме) в единицу времени. Расчет ПДС, г/с, производится по наибольшим среднечасовым расходам сточных вод q_cт, м³/ч, фактического спуска сточных вод, по концентрации С, мг/л или г/м³. Значение ПДС, г/с или г/ч, или т/год с учетом требований к составу и качеству воды в водном объекте определяется как произведение наибольшего расхода сточных вод (обычно среднечасового)q, м³/г, и разрешенной предельной концентрации вредного вещества в сточных водах С_ПДС, г/м³. При расчете условий сброса сточных вод сначала находится значение С_ПДС, обеспечивающее нормативное качество воды в контрольных сбросах, а затем ПДС согласно уравнению ПДС = q C_ПДС.

Следует иметь в виду, что сброс, соответствующий ПДС, должен быть связан с расходом сточной воды, так как уменьшение расхода при сохранении значения ПДС приводит к концентрации вещества в водном объекте, превышающего ПДК, то С_ПДС в каждом конкретном случае согласовывается с инспекционными органами. Основное расчетное уравнение для определения С_ПДС без учета неконсервированности вещества имеет вид

С_ПДС = n  C_ПДС,

где С_ПДК – ПДК загрязняющих веществ в воде водотока, г/м³;

n – кратность общего разбавления сточных вод в водотоке, равная произведению кратности начального разбавления n_H на кратность основного разбавления n_o, то есть n = n_o  n_H.

Кратность начального разбавления n_H учитывается при выпуске сточных вод в водоток в следующих случаях:

– для напорных сосредоточенных и рассеивающих веществ в водоток при скоростях реки и стока V_р и V_ст, удовлетворяющих условию V_ст 4 V_p;

– при абсолютных скоростях источника струи из выпуска более 2 м/с ( при меньших скоростях n_H = 1).

Кратность основного разбавления определяется по методу (В.А. Фролова–И.Д. Радзиллера):

n_o = (q +YQ) / q ,

где Q – расчетный расход водотока, м³/с;

Y – коэффициент снижения, показывающий, какая часть речного расхода смешивается со сточными водами в максимально загрязненной струе расчетного створа:

,

где – расстояние от выпуска до расчетного створа по фарватеру; а – коэффициент, учитывающий гидравлические условия в реке

,

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

 – коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега 1, в стержень реки - 1,5);

Д – коэффициент турбулентной диффузии, м²/с.

Для летнего времени

Д =q V_СР  Н_СР /(37N_ш  С²),

где q – ускорение свободного падения, м/с²;

V_СР – средняя скорость реки, м/с;

H_СР – средняя глубина реки, м;

N_ш – коэффициент шероховатости реки, определяемой по таблице А.Ф. Скрибнера;

С – коэффициент Шези, определяемый при глубинах Н < 5 м как L = R/N_ш (R – гидравлический радиус потока равный Н).

Характеристика русла	Коэффициент шероховатости для открытых русел
	NШ	1/NШ
Естественные русла, чистые, прямые, незасоренные, земляные со свободным течением	0,025	40
Русла постоянных водотоков равнинного типа, преимущественно больших и средних рек в в благоприятных условиях, Периодические водотоки при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа	0,03	33,4
Сравнительно чистые русла постоянных равнинных водотоков в обычных условиях, извилистые или с исправленностями 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, горного типа	0,067	15
Русла болотного типа, во многих случаях со стоячей водой	0,133	7,5
Русла со слабым течением, валунные, горного типа с неправильной поверхностью водного зеркала	0,08	12,5

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

Д = V_ср  Н_ср / 2000.

Для зимнего периода (период ледостава)

,

где R_ПР, N_ПР, С_ПР – приведенные значения гидравлического радиуса, коэффициента шероховатости и коэффициента Шези соответственно

R_ПР = 0,5 Н, ,

где N_ш – коэффициент шероховатости нижней поверхности льда (см. выше).

Расчет ПДС для выпуска сточных вод в водохранилища и озера определяется с учетом специфики гидравлического состояния данных объектов и места выпуска в водоемы по глубине. Считается, что полное разбавление сточных вод в водоеме является результатом совместного влияния начального разбавления, происходящего вблизи водовыпуска за счет скорости и турбулентности струи, и основного разбавления, осуществляющегося вследствие диффузии. Независимо от нормативных требований к качеству воды в водном объекте, существуют ограничения на сброс сточных вод. Запрещается сбрасывать в водные объекты сточные воды, если они:

– могут быть устранены путем рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения;

– содержат ценные отходы, которые могут быть утилизированы на данном или других производствах;

– содержат производственное сырье, реагенты, полупродукты, конечные продукты производства, превышающих установленные нормативы технологических потерь;

– содержат вредные вещества, для которых неустановленны ПДК;

– при соблюдении санитарных требований и с учетом состава местных условий могут быть использованы для орошения в сельском хозяйстве.