Разработка нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты

    Одной из важнейших проблем рационального природопользования является проблема регулирования природной водной среды. Решение этой проблемы предопределяет различные подходы, в том числе – ограничение сбросов загрязняющих веществ в водные объекты, основанное на обязательном соблюдении норм качества водной среды.

    С этой целью разработана правовая и организационная основа расчета – установление предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты. Величины ПДС разрабатываются и утверждаются для действующих и проектируемых предприятий водопользователей.

    Порядок разработки и утверждения экологических нормативов определен Постановлением правительства РФ от 3 августа 1992 г. «Об утверждении порядка разработки и утверждения экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую ПС, лимитов использования ПР, размещение отходов».

    Под предельно допустимым сбросом веществ в водный объект понимается масса веществ в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимов в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

    Нормативы предельно допустимых сбросов в водные объекты вредных веществ, образующих либо используемых в процессе производства и хозяйственной деятельности водопользователя, устанавливаются для каждого выпуска сточных вод, исходя из условий недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в установленном контрольном створе или на участке водного объекта с учетом его целевого использования, а при превышении ПДК в контрольном створе – исходя из условия сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды в водных объектах, сформировавшихся под воздействием природных факторов.

    Разработанные нормативы ПДС согласовываются водопользователями с территориальными органами Госкомэкологии России, санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России, Росгидромета, территориальными (бассейновыми) органами федерального органа управления использованием и охраной рыбных ресурсов.

    Утвержденные нормативы ПДС действительны на период, установленный территориальными (бассейными) органами МПР России по согласованию с территориальными органами Госкомэкологии России, санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России. Росгидромета, территориальными (бассейновыми) органами федерального органа управления использованием и охраной рыбных ресурсов, после чего подлежат пересмотру.

 

    Содержание проекта нормативов ПДС должно включать:

    - характеристику современного состояния водного объекта (участка водного объекта), где указываются гидрологические условия и фоновые показатели качества вод, необходимые для расчёта ПДС; дается наименование и характеристика водного объекта с указанием бассейна и категория использования водного объекта. Качественные и количественные показатели состояния поверхностных вод приводятся в створе водозабора и выше выпуска сточных вод и представлены в прил. 2 (табл. 2.1);

    - общие сведения о предприятии с указанием бассейна, принимающего сточные воды предприятия и граничащих с ним характерных объектов: мест водозабора, зон отдыха и купания, других предприятий, сельскохозяйственных угодий и т.д., и карты-схемы предприятия с нанесенными на нее сетями водных коммуникаций и очистных сооружений, указанием мест выпусков и водозаборов (рис.1);

    - характеристику предприятия как источника загрязнения водных объектов, включающую перечень загрязняющих веществ в составе сточных вод предприятия по каждому выпуску (прил. 2, табл.2.2 и 2.3), сведения о количестве сточных вод, используемых внутри предприятия как после очистки, так и без нее, сброшенных в водные объекты (прил. 2, табл.2.4). Дается краткая характеристика очистных сооружений, укрупненный анализ их технического состояния к эффективности работы (прил.2, табл.2.5 и 2.6).

 

    К проекту прилагаются результаты анализов качества вод, выполненных лабораторией предприятия или СЭС:

    - сброс сточных вод, где должны быть приведены данные о размещении выпусков сточных вод (рис.1), их конструктивные, гидравлические характеристики. по каждому выпуску в водный объект указывается количество и состав очищенных сточных вод, характеристика сточных вод составляется по форме табл.2.7 (прил. 2);

    - расчет ПДС, который производится с целью обеспечения норм качества воды водного объекта в контрольном створе, который определяется в каждом конкретном случае органами Госкомприроды с учетом типа и категории водного объекта.

        

    ПДС устанавливают с учетом ПДК веществ в местах водопользования.
ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемого вещества между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. При сбросе нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности, ПДС устанавливается так, чтобы с учетом примесей. поступающих в водоем или водоток от вышерасположенных выпусков, сумма отношений концентраций каждого вещества в водном объекте к соответствующим ПДК не превышала единицы.

 

             

    Результаты расчетов ПДС заносятся в табл. 2.8. (прил. 2). По результатам расчета нормативов условий сброса сточных вод предприятием должен быть предусмотрен комплекс водоохранных мероприятий, направленных на достижение предельно-допустимого сброса.

            8.2. Методика расчета предельно допустимых сбросов
                                 в поверхностные водоемы

       B основу расчетов концентрации нормирующих и лимитирующих
показателей вредности токсичных веществ, содержащихся в сточных водах, положен метод В.А. Фролова и И.Д. Родзиллера [1].

При сбросе сточных вод в речной водоток на конденсацию токсичных
веществ и соответственно на уровень загрязнения оказывают существенное
влияние гидрологические характеристики реки: глубина водотока, скорость
течения, шероховатость поверхности русла, турбулёнтный обмен, место сброса сточных вод, расход сточных вод, температурные условия.

    Концентрация токсичных веществ в природных водотоках рас-
определяется с учетом перечисленных выше условий по уравнению:

                                        q  + yQ =(q+yQ)  ,                         (1)

                            
где q - расход сточных вод [ /с] который можно принять q = 0,5 м /с;

Q - расход воды в водотоке [ /с];  - концентрация загрязнителя в сточных водах в месте спуска сточных вод [мг/ ];

 -концентрация загрязнителя вреке выше места спуска сточных вод [мг/ ];

 - концентрация загрязнителя в контрольном створе [мг/ ];

у - коэффициент смешения сточных вод с водой водотока.

   Величина  является контрольной величиной на период эксплуатации
очистных сооружений и кладется в основу лимита - предельного количества
загрязнения, допустимого для сброса в реку. Величина q определяется
хозяйственной и проектной организацией. Величины Q и y определяются
проектной организацией на специальных гидрологических изысканиях или
данных гидрометеослужбы.

Как известно, расход воды незарегулированных реках подвержен значительным сезонным колебаниям, связанным для равнинных рек с таянием снегов (весенних паводков), прекращением питания атмосферными водами (зимняя межень). Соответственно с изменениями расхода воды изменяется и скорость разбавления загрязненных струй воды рек. Следовательно, протяженность участка реки, в пределах которого происходит процесс разбавления, также меняется (рис. 2).

Для решения задачи прогнозирования санитарного состояния водотока в контрольном створе необходимо решить уравнение 2 относительно . В этом случае получаем ожидаемую концентрацию  экотоксиканта в контрольном створе:

                                                                               (2)

 

Рис. 2. Схема разбавления концентрации токсичных веществ при сбросе точных вод в природный водоем в контрольном створе .

        

    Коэффициент смешения γ для сточных незарегулированных водотоков
определяется по уравнению:

                                            γ= ,                                        (3)

                                           β=exp(-α                                        (4)

где - расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до
контрольного створа [м]; 

α - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоток;

                                                 α=ξ  ϕ                                                   (5)

где ξ - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод в водоток,
при выпуске у берега ξ = 1,0;

при выпуске в стрежень ξ = 1,5;

ϕ - коэффициент извилистости реки, который равен отношению расстояния по фарватеру от места выпуска сточных вод до контрольного створа к расстоянию до этого же пункта по прямой (ф=1,2);

D - коэффициент турбулентной диффузии [ /с], который для равнинных рек определяется по формуле:

                                  D=                                                             (6)

где  - средняя скорость течения реки на участке между местом выпуска
сточных вод и контрольным створом [м/c];

средняя глубина водоема на том же участке [м].

        Возможное разбавление концентрации загрязняющих веществ при сбросе сточных вод в водоток в контрольном створе рассчитывается по формуле:
                                                    n=γ                                       (7)

         При поступлении в водные объекты нескольких веществ одно-
направленного действия на живые организмы необходимо рассчитать по
уравнению:

                                         q=              (8)

       Расчет ПДС производится по наибольшим среднечасовым расходам
сточных вод q [ /час] фактического периода спуска сточных вод. ПДС [г/час] определяется для всех категорий водопользования по уравнению:

                                          ПДС=q ,                                       (9)

    Пример

     Рассчитать предельно допустимый сброс веществ на участке реки со
следующими характеристиками водотока и сточных вод (КВ - категория
воды, О,q - расходы воды и сточных вод, Н и V - глубина и скорость реки,
расстояние до фарватера):

КВ	Q,м	H,м	V,	q,	,м
1	52	2,6	1,1	0,5	700

 

при следующих концентрациях вредных веществ (БПК - биохимическое
потребление кислорода, ВВ - взвешенные вещества);

 

Концентрация  загрязнителя	БПК	ВВ	Нефть	Нитраты	Цинк	Бензол	Свинец
В водотоке,	1,6	26	0,04	28	0,56	0,3	0,01	6,1
В сточных водах, мг/л	70	48	___	190	4,5	3,6	3,6	___

 

Решение

1. Определяем параметры сброса примеси.

1.1. Определяем коэффициенты оценки влияния местности - выпуска сточных вод у берега ξ, извилистости реки ϕ, турбулентной диффузии D:

принимаем ξ = 1, ϕ=1,2;

                         D = VH/200 = 1,1  2,6/200 - 0,0143 /с.

1.2. Определяем коэффициент а оценки точки сброса сточных вод:

a = ξ ϕ =1 =0,367

1.3. Определяем коэффициент смещения у

 

=exp(- exp(-0,367·(0,0143/

 

γ = (1 - )/(1 + Q  = (1 - 0,039)/(1 + 52 ·0,038/0,5) = 0,1924.

 

2. Определяем ожидаемую концентрацию в створе

 

Сумма ПДК = 1245,7.

 

 

	БПК	ВВ	Нефть	Нитраты	Цинк	Бензол	Свинец
, мг/л	4,856	12,52	0,00038	35,7125	0,747576	0,571366	0,1809	5,81
ПДК, мг/л	3	0,25	0,000001	10	0,05	0,003	0,0003	6
/ПДК	1,619	50,095	380,957	3,57125	14,95151	190,4552	603,042	0,968

 

3.Проверяем основное условие выполнения норм ПДК:

 

    = 1245,7;  много больше 1.

 

3.1. Определяем разбавление концентрации в контрольном створе n:

   n = 20,005.

 

8.3. Методика расчета коэффициента экологической опасности