Тема 14. Умови відведення зворотних вод у водні об’єкти. Принципи встановлення гранично допустимих скидів (гдс).

Воду, що забрано з водного об’єкту, бажано використовувати таким чином, щоб уникнути потрапляння її після використання до водотоків чи водойм. У промисловості слід максимально використовувати воду в системах оборотного та повторного водоспоживання, шляхом утворення безстічних виробництв. У сільському господарстві слід використовувати такі засоби зрошення рослинницьких культур, щоб уникнути утворення надлишків зрошувальних вод та стоку цих вод з угідь, що обробляються. Води, що утворюються на тваринницьких комплексах, слід повністю використовувати для вирощування кормових культур. Також для зрошування слід по можливості використовувати стічні води після очистки. Кар’єрні та шахтні води використовуються при збагаченні корисних копалин. Дощові та поталі води з проммайданчиків можуть бути використані для поповнення оборотних систем водоспоживання.

Проте більша частина зворотних вод відводиться до водних об’єктів, де скидна вода змішується з природною. Зараз річковий стік приблизно на 2% складається з скидних вод. Але в деяких малих річках, що протікають біля великих міст, цей відсоток значно більший.

При організованому відведенні зворотних вод до водотоків та водойм слід виключити можливість забруднення природних вод шляхом забезпечення відповідного очищення вод, що скидаються. Умовою достатнього захисту водотоків та водойм від забруднення при скиді зворотних вод є забезпечення дотримання норм якості природних вод, зокрема ГДК відповідного виду водокористування. Досягнення цієї вимоги здійснюється завдяки забезпеченню необхідного ступеню очистки зворотних вод, а також умовам змішування та розбавлення вод, що скидаються, з водою водного об’єкту – приймача скидних вод. Показники складу скидних вод, що не являють небезпеки забруднення природних вод, мають назву: нормативи гранично допустимих скидів (ГДС).

ГДС – це максимально допустима маса речовини, що відводиться зі скидними водами до водного об’єкту за одиницю часу, яка дозволяє забезпечити дотримання норм якості природних вод у контрольному створі при найгірших гідрологічних умовах.

Згідно з визначенням: ГДС = Q_ск С_{і гдс} , де

Q_ск – витрата скидних вод (зазвичай максимальна за годину), м³/год;

С_{і гдс} – гранично допустиме значення концентрації нормованої речовини у воді, що скидається до водного об’єкту, г/м³.

ГДС встановлюється для кожного випуску і для кожної нормованої речовини складу скидних вод.

Вихідні дані для розрахунку ГДС:

• вид водного об’єкту – приймача скидних вод;

• розрахункове значення фонової концентрації;

• найгірші гідрологічні умови водного об’єкту, куди здійснюється скид зворотних вод;

• тип і місце розташування випуску скидних вод;

• фактичні або проектні значення концентрацій нормованих речовин у скидних водах;

• затверджена максимальна витрата скидних вод за годину.

Найгіршими гідрологічними умовами для розрахунків ГДС вважаються:

• для незарегульованих водотоків розрахункова витрата дорівнює мінімальній середньомісячній витраті року 95% водяної забезпеченості;

• для зарегульованих водотоків – мінімальна гарантована витрата, що надходить через греблю (санітарно-екологічний);

• для водосховищ – мінімальний підпертий рівень;

• для озер – мінімальний рівень року 95% водяної забезпеченості.

Значення показників складу води водного об’єкту у фоновому створі (фонова концентрація) визначається розрахунковим шляхом як статистично обґрунтована верхня межа можливих середніх значень.

Норми якості води в контрольному створі повинні дотримуватися в найбільш забрудненій частині потоку. Оскільки розглядаються умови скиду зворотних вод, контрольний створ на водотоках розташований на відстані, що не перевищує 500 м нижче за течією від місця скиду, для водойм – в радіусі не більш 500 м від місця скиду.

Якщо фонова концентрація за якими-небудь показниками не задовольняє нормам якості води, то С_гдс повинне бути забезпечене безпосередньо в скидній воді. Встановлене значення С_гдс не повинне перевищувати фактично досягнуте або проектне значення концентрації речовини в скидній воді.

Випуск скидних вод у межах населеного пункту припускається у виняткових випадках, при цьому норми якості води повинні дотримуватися в самих скидних водах. Якщо скид здійснюється через розсіювальний випуск, то нормативи ГДС повинні бути забезпечені в зоні початкового розведення випуску.

Якщо природний склад води водного об’єкту (природний фон) по окремих показниках гірше нормативного, то значення нормативів ГДС повинні забезпечити зберігання фонового стану водного об’єкту.

Встановлення нормативів ГДС ускладнюється, якщо у воді присутні речовини з однаковими лімітуючими ознаками шкідливості (ЛОШ), бо в такому випадку треба витримати вимогу:

∑ = С_{і гдс} / ГДК _і ≤ 1.

Надходження скидних вод до водного об’єкту можна представити таким чином:

Q_ск С_{і ск} + γQ_в С_ів ≤ С_{і норм} ( γQ_в + Q_ск),

де:

Q_ск – витрата скидної води, що надходить до водного об’єкту за певний час, м³/год;

С_{і ск} – концентрація нормованої речовини у воді, що скидається, г/м³;

γ – коефіцієнт змішування та розбавлення скидної води з водою водного об’єкту;

Q_в – витрата водотоку чи маса води у водоймі, що приймає участь в асиміляції скидних вод, м³/год;

С_ів – концентрація тієї ж самої нормованої речовини у воді водного об’єкту, г/м³;

С_{і норм} – нормативне значення концентрації нормованої речовини в контрольному створі водного об’єкту, г/м³.

В якості С_{і норм} може бути ГДК або її частка, на разі присутності у воді речовин з однаковою ЛОШ.

Звідси концентрація нормованої речовини при ГДС для води, що організовано скидається до водного об’єкту:

С_{і ГДС} ≤ γ(Q_в/Q_ск) (С_{і норм} - С_ів) + С_{і норм.}

Коефіцієнт γ показує, яка частина води водного об’єкту приймає участь у розбавленні скидних вод. Він залежить від виду водного об’єкту – приймача скидних вод та його гідрологічних характеристик, умов скиду, типу та місця знаходження водовипуску, деяких інших чинників. Існує декілька методик визначення цього коефіцієнту при скиді зворотних вод до різних видів водотоків, водойм та у море.

При встановленні ГДС вручну визначення коефіцієнту розбавлення є найважчою частиною розрахунків, де не виключається суб’єктивний підхід та арифметичні помилки.

Зараз розроблені і рекомендовані до використання комп’ютерні програми розрахунків ГДС. Вручну розрахунки ГДС практично не виконуються.

Під час розробки схем комплексного використання та охорони вод річкових басейнів розрахунки ГДС здійснюються за басейновим принципом, який враховує приточність та взаємний вплив усіх скидів, розташованих у річковому басейні.

Надходження забруднених вод з декількох джерел забруднення, послідовно розташованих по довжині водотоку, вимагає здійснювати розрахунки розбавлення для річок і водоймищ в рамках методу, заснованого на вирішенні рівняння турбулентної дифузії по кінцево-різницевій схемі. Початкові концентрації всіх джерел беруться в абсолютних величинах (г/м³) або ж приводяться до єдиної системи відносних величин (в %). Для цього концентрації стічних вод, що скидаються з різних джерел, перераховуються у відсотки відносно того джерела, яке має максимальну концентрацію, що приймається за 100 %. Розрахунок ведеться послідовно вниз за течією річки, починаючи від першого джерела забруднення до створу другого джерела. Для другого джерела забруднення розрахунок ведеться в такому ж порядку, але тепер фоном служить поле концентрації, отримане з розрахунку розбавлення забруднень, що поступають з першого джерела. При завданні початкових умов другого джерела як завжди враховуються витрата скиду і концентрація речовини. За аналогічною схемою виконується розрахунок для будь-якого числа джерел скиду. При розсіювальному скиді стічних вод і за умов рівності витрати скиду для всіх випусків, розрахунок виконується за методом А.В. Караушева. При цьому на початковому етапі розрахунок ведеться лише для одного випуску, оскільки умови розбавлення для всіх випусків приймаються однаковими. Далі з урахуванням розмірів розрахункових кліток і відстаней між сусідніми випусками визначається відстань від місця випуску до створу, де відбудеться злиття забруднених струменів, що поступають з сусідніх випусків. Починаючи від цього створу, в розрахунок включаються всі або декілька (залежно від загальної кількості) скидні отвори.

Нормативи ГДС розробляються і затверджуються одночасно з дозволом на спеціальне водокористування.

Якщо фактичний склад вод, що скидаються, не відповідає нормативам ГДС, розробляється план заходів по їх досягненню. На період виконання цього плану встановлюються тимчасові нормативи скиду, які в міру впровадження окремих заходів плану поступово наближаються до затверджених нормативів.