Главная

Водоподготовка

Типы водопользования хозяйственно питьевые и культурно бытовые. Водопользование хозяйственно-питьевое

Методы охраны и регулирования качества водной среды

Водоснабжение города «чистой» водой, отвод большого количества использованных сточных вод, очистка сточных вод – это экологические проблемы города.

Хозяйственно-питьевое, культурно-бытовое и рыбохозяйственное водопользование. При хозяйственно-питьевом водопользовании (первая категория водопользования) водные объекты и их участки используются в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. При культурно-бытовом или рекреационном водопользовании (вторая категория водопользования) водные объекты используются для купания, занятий спортом и отдыха населения. К рыбохозяйственному водопользованию относится использование водных объектов для обитания рыб и других водных организмов. Следует отметить, что разные участки одного и того же водного объекта могут относиться к различным категориям водопользования. Источниками водоснабжения городов являются как поверхностные, так и подземные водоемы.

Состав природных вод очень сложен и многообразен. Каждый водный объект имеет свой биологический и химический состав воды. Состав вод поверхностных и подземных водных объектов формируется как под влиянием природных процессов, так и в результате воздействия хозяйственной деятельности людей.

Поверхностные водоемы загрязняются сбрасываемыми промышленными и коммунальными стоками, ливневыми водами, отводимыми с территории населенных пунктов, а также стоками с сельскохозяйственных угодий, животноводческих комплексов, птицефабрик. В результате в водные источники попадают тяжелые металлы, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, соединения азота и фосфора. Качество воды водоема будет зависеть от вида и количества загрязнений, а также от самоочищающей способности водоема.

Подземные воды обычно более защищены от загрязнений антропогенного происхождения. Чаще всего они загрязнены только природными соединениями железа и марганца.

Показатели качества природных вод . Пригодность воды для тех или иных целей оценивается по ее показателям качества. Качество воды определяется ее эпидемической и радиационной безопасностью, безвредностью химического состава и благоприятными органолептическими свойствами.

Радиационная безопасность воды определяется действующими нормативами показателей по объемной активности радионуклидов, а также по активности a- и b- излучения.

Органолептические показатели воды - запах, привкус, цветность, мутность. Запах и привкус воды определяются ее составом, а также концентрацией содержащихся в ней примесей и газов. Различные вкусовые ощущения придают воде растворенные в ней хлориды и сульфаты натрия, калия, железа, марганца и др. Показатели запаха и привкуса воды выражают в баллах.

Цветность воды зависит от содержания в ней органических и неорганических веществ. Она определяется в градусах путем сравнения с платинокобальтовой шкалой. Чистая вода в тонком слое бесцветна, в большом слое имеет голубоватый оттенок. Примеси придают воде специфический оттенок: соли железа – бурый, глина – желтый, гумусовые вещества – от желтого до коричневого.

Некоторые химические вещества, присутствующие в воде даже в небольших количествах, могут изменять органолептические показатели воды: вызывать запах, увеличивать мутность, придавать окраску, вызывать образование пены, образовывать пленку на поверхности воды, придавать воде привкус. В этом случае органолептический показатель становится лимитирующим показателем вредного воздействия этих веществ.

Рассмотрим обобщенные показатели , характеризующие химический состав воды. Степень минерализации определяется количеством сухого остатка в 1 мг на 1 л (дм 3) воды. Минерализация речных вод определяется составом почвогрунтов водного бассейна, но иногда антропогенным загрязнением. Повышенной минерализацией отличаются подземные воды.

Водородный показатель (рН) определяет степень кислотности и щелочности воды. Поверхностные воды имеют чаще всего нейтральную или слабокислую реакцию. Болотные воды - кислую реакцию (рН< 6,5).

Общая жесткость воды характеризуется содержанием солей кальция, магния и железа.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) определяется как количество кислорода, затрачиваемое на биохимическое окисление содержащихся в единице объема воды органических веществ за 5 и 20 суток (БПК 5 и БПК 20). Показатели БПК дают представление о количестве органического вещества животного происхождения и используются для контроля состава хозяйственных и бытовых сточных вод.

Химическое потребление кислорода (ХПК) определяется как количество кислорода, необходимое для химического окисления, содержащихся в единице объема воды органических и минеральных веществ. В качестве окислителя при определении ХПК используется бихромат калия (бихроматная окисляемость воды).

Перманганатная окисляемость характеризует содержание в основном легкоокисляющихся органических веществ в воде. Определяют содержание в воде отдельных классов химических соединений: нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ и т.п.

Химический состав воды по отдельным вредным веществам регламентируется их предельно допустимой концентрацией.

Нормативы ПДК вредных веществ в водных объектах и сточных водах устанавливаются исходя из условий целевого использования водного объекта. Так, ПДК вредных веществ для рыб ниже, чем ПДК для человека. Поэтому требования к качеству вод в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, более жесткие, чем для водных объектов хозяйственно-питьевого назначения.

Кроме значений ПДК, каждое вредное вещество характеризуется лимитирующим показателем вредного воздействия. Лимитирующим показателем вредности является тот признак вредности, который проявляется при наименьшей концентрации вещества. Выделяют три показателя вредного воздействия для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования:

· санитарно-токсикологический – влияние на организм человека;

· органолептический – влияние на органолептические свойства;

· общесанитарный – влияние на процессы естественного самоочищения водоемов от патогенной микрофлоры.

В водных объектах рыбохозяйственного водопользования выделяют еще два лимитирующих показателя вредности: токсикологический и рыбохозяйственный. Принадлежность нескольких вредных веществ к одному и тому же лимитирующему показателю проявляется в суммировании их негативного воздействия. Для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения учитывается класс опасности вредных веществ.

Содержание вредных веществ, для которых не установлены ПДК, нормируется ориентировочно допустимыми уровнями (ОДУ). ОДУ разрабатываются на основе расчетных экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности. По мере изучения токсикологических свойств данных веществ, их ОДУ заменяется значением ПДК. ОДУ применяется на стадии предупредительного контроля за предприятиями и очистными сооружениями.

В соответствии с требованиями ГН 2.1.5.689-98 и ГН 2.1.5.963-00 с дополнениями, для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования нормируются ПДК (мг/л) более 1300 вредных веществ и приводятся ОДУ (мг/л) около 400 веществ.

Показатели и оценка состояния природных вод поверхностных источников. Водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового (рекреационного) водопользования должны отвечать общим требованиям к составу и свойствам воды для объектов этих категорий водопользования. Они определены СанПиН 2.1.5.980-00 .

· На поверхности воды не должны образовываться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление др. плавающих примесей.

· Окраска не должна обнаруживаться в столбике 20 см воды 1-й категории водопользования и 10 см – 2-й категории.

· Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2-х баллов.

· Водородный показатель не должен выходить за пределы 6,5…8,5.

· Минерализация воды должна быть не более 1000 мг/дм 3 .

· БПК 5 не должно превышать 2 мг О 2 / дм 3 для воды 1-й категории водопользования и 4 мг О 2 / дм 3 – 2-й категории.

· ХПК не должно превышать 15 и 30 мг О 2 / дм 3 соответственно 1-й и 2-й категорий водопользования.

· Вода не должна содержать возбудителей кишечных инфекций.

· В 25 л воды не должны содержаться яйца гельминтов, онкосферы тениид и цисты патогенных кишечных простейших.

· Суммарная объемная активность радионуклидов должна быть не более единицы.

Концентрации вредных веществ С i , содержащихся в воде, должны отвечать условиям:

III и IV классов опасности С i £ ПДК ,

I и II классов опасности, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия, £ 1.

Водные объекты рыбохозяйственного водопользования должны отвечать общим требованиям к составу и свойствам воды для объектов соответствующей рыбохозяйственной категории. Концентрации веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности должны отвечать условию

Одним из показателей оценки вод водоемов и водотоков является фоновая концентрация загрязняющего вещества. Она определяется в каждом створе водного объекта как статистически достоверная величина концентрации за последние три года наблюдений. Определяются фоновые показатели по взвешенным веществам, растворенному кислороду, ХПК, БПК 5 , аммонийному, нитритному и нитратному азоту, общему фосфору, хлоридам, сульфатам, фосфатам, хроматам, тяжелым металлам, нефтепродуктам, фенолам, СПАВ, пестицидам.

Качество природной воды может быть оценено по 6 наиболее приоритетным показателям ее гидрохимического загрязнения, а именно по индексу загрязнения воды (ИЗВ). ИЗВ находят как среднеарифметическое значение из суммы 6 основных относительных показателей, определяемых как отношение их фактических значений к нормативным:

где С i – среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (обычно за год); ПДК i – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества.

В зависимости от значения ИЗВ устанавливаются классы качества воды, которые используются для интегральной оценки загрязненности поверхностных вод (табл. 4.18). В число показателей обязательно входит концентрация растворенного кислорода и значение БПК 5 , а также 4 относительные концентрации наиболее приоритетных загрязняющих веществ (например, имеющие наибольшее значение С i / ПДК i ).

Для определения степени загрязнения водоемов используются также методы биоиндикации .

Опасную экологическую обстановку в городе, требующую принятия срочных мер по устранению причин её возникновения, вызывают высокий и экстремально высокий уровни загрязнения водотоков и водоемов. Критериями высокого загрязнения поверхностных вод суши и морских вод являются показатели:

· максимально разовое содержание для нормируемых веществ 1 и 2 классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК от 3 до 5 раз, для веществ 3 и 4 классов опасности – от 10 до 50 раз; величина БПК 5 - от 10 до 40 мг О 2 /дм 3 ; снижение концентрации растворенного кислорода - до значений от 3 до 2 мг/дм 3 ;

· покрытие пленкой (нефтяной, масляной или др. происхождения) от 1/4 до 1/3 поверхности водного объекта.

Перечень необходимых для усвоения знаний

В результате освоения материалов раздела студенты должны

знать:

– что такое водопотребление и водопользование;

– виды водопользования;

– основы нормирования качества воды в водных объектах;

– основные принципы оценки загрязнения сточных вод.

Природная и особенно сточная воды всегда содержат определенное количество растворенных и взвешенных веществ органического и минерального происхождения.

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Качество воды обусловливается совокупностью растворенных в ней минеральных и органических веществ, газов, коллоидов, взвешенных веществ, а также наличием микроорганизмов.

Водопользование – это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации.

Водопотребление – это использование воды, связанное с изъятием ее из мест естественной локализации с полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии.

Водоотведение – удаление сточных вод за пределы населенного пункта или промышленного предприятия.

Водный кодекс России различает более десяти видов водопользования. В каждом конкретном случае предъявляются определенные требования к качеству воды.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников питьевой воды и воды для предприятий пищевой промышленности. Требования к качеству воды для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения предписываются государственными и международными стандартами. В нашей стране в настоящее время качество питьевой воды регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». В соответствии с этими правилами, питьевая вода должна быть безвредна по химическому составу, безопасна в эпидемическом и радиационном отношениях, должна иметь благоприятные органолептические свойства.

К культурно-бытовому (рекреационному) водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения.

Гигиенические требования к качеству воды водных объектов в пунктах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования устанавливают санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования.

Рыбохозяйственное водопользование предполагает использование водоема для разведения и ловли рыбы или других гидробионтов. Рыбохозяйственные водные объекты делятся на три основные категории:

к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

Качество воды в таких объектах оценивается по нормативам, приведенным в «Перечне рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение».

Природные воды являются объектами и других видов водопользования – промышленного водоснабжения, орошения, судоходства, гидроэнергетики и т.д. Например, в сельском хозяйстве нормируют качество воды для полива растений, для поения скота. Качество воды, используемой для промышленного водоснабжения, определяется видом производства и ролью воды в технологическом процессе. Вода используется как технологическое сырье, растворитель, теплоноситель и т.д. Строгие требования по качеству предъявляются к воде, используемой для питания паровых котлов, в некоторых отраслях химической и радиоэлектронной промышленности, при производстве лекарств и в ряде других производств.

Для оценки качества воды используют четыре группы показателей:

органолептические (запах, вкус, цветность, мутность, пенистость, наличие пленок);

гидрохимические: рН, содержание кислорода, минерализация (сухой остаток, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, фториды, общая жесткость, катионы кальция, магния, калия, натрия), биогенные элементы (аммоний, нитриты, нитраты, фосфаты, железо).

микробиологические показатели.

Для оценки химического состава воды используются предельно-допустимые концентрации (ПДК).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК р.х.) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых. Это такие максимальные концентрации вредных веществ, при постоянном присутствии которых в водоеме не регистрируются случаи гибели рыб и организмов, являющихся кормрм для них, не наблюдается исчезновения тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем ранее был пригоден, не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы.

При нормировании химических веществ в воде учитывают показатели (критерии) вредного воздействия (признаки вредности) (ПВ) загрязняющих веществ.

Так, при нормировании качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют следующие признаки вредности:

органолептический, характеризующий влияние вещества на изменение свойств воды, определяемых органами чувств человека;

общесанитарный, характеризующий влияние вещества на процессы самоочищения водоема за счет биохимических и химических реакций при участии естественной микрофлоры;

санитарно-токсикологический, характеризующий влияние вещества на организм человека и лабораторных животных.

Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, дополнительно используют следующие признаки вредности:

токсикологический, характеризующий токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект;

рыбохозяйственный, который определяет порчу качества промысловых рыб.

В основу нормирования (определения величины ПДК для водоема) положен лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) , под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данным веществом в водоеме. Исследование каждого вещества обязательно проводят по всем необходимым показателям вредности. По каждому из них находят пороговую концентрацию.В качестве ПДК принимают минимальную из всех пороговых концентраций, а сам показатель вредности устанавливают как лимитирующий.

В настоящее время для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования разработаны ПДК для 1717 вредных веществ, рыбохозяйственные ПДК установлены для 1109 веществ, причем лишь немногие загрязняющие вещества повторяются в перечнях веществ для разных категорий. Во многих случаях величины ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования превышают ПДК для рыбохозяйственных водных объектов, то есть последние нормативы обычно более жесткие.

При использовании водоема для разных типов водопользования оценка качества воды производится по самой жесткой ПДК.

Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоемах – в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Загрязняющие вещества в воде в зависимости от их токсикометрических показателей делят на 4 класса (наиболее опасны вещества Iкласса), причем эти классы могут не совпадать с классом опасности вещества в воздухе или почве. Кроме того, выделяют еще класс 4э – «экологический». Сюда относятся вещества, действие которых проявляется в изменении экологических условий водоема (эвтрофирование, минерализация и т.д.).

При наличии в воде веществ IиIIклассов опасности с одинаковым лимитирующим признаком вредности рассчитывают эффект суммации. Для таких веществ по каждому лимитирующему показателю вредности сумма отношений их фактических концентраций веществ к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:

где С i – фактическая концентрацияi- того вещества,

ПДК i - предельная допустимая концентрацияi- того вещества.

Для каждого источника загрязнения водных объектов по каждому загрязняющему веществу устанавливают предельно допустимый сброс.

Предельно-допустимый сброс (ПДС) – это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (ПДК с учетом вида водопользования). При определении ПДС учитывают эффект разбавления, вклад других источников загрязнения и т.д. Фактически при известных масштабах сброса сточных вод ПДС позволяет рассчитать допустимую концентрацию каждого загрязняющего вещества в сточных водах. При превышении этих концентраций их необходимо снизить до допустимых пределов путем соответствующей очистки сточных вод.

Справочные данные по нормированию качества воды для разных видов водопользования приведены в приложениях 1–6.

(Документ)

Пивоваров Ю.П. Радиационная экология: Учеб. пособие для студ. вузов (Документ)

Оболенская А.В., Ельницкая З.П., Леонович А.А. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы (Документ)

Стожаров А.Н. Медицинская экология (Документ)

Мясников С.П., Осанова Т.Н. Пособие по физике: Учеб. пособие для подгот. отделений вузов (Документ)

n1.doc

4.7. Методы охраны и регулирования качества водной среды

Радиационная безопасность воды определяется действующими нормативами показателей по объемной активности радионуклидов, а также по активности - и - излучения.

Органолептические показатели воды  запах, привкус, цветность, мутность. Запах и привкус воды определяются ее составом, а также концентрацией содержащихся в ней примесей и газов. Различные вкусовые ощущения придают воде растворенные в ней хлориды и сульфаты натрия, калия, железа, марганца и др. Показатели запаха и привкуса воды выражают в баллах.

Водородный показатель (рН) определяет степень кислотности и щелочности воды. Поверхностные воды имеют чаще всего нейтральную или слабокислую реакцию. Болотные воды  кислую реакцию (рН 6,5).

Общая жесткость воды характеризуется содержанием солей кальция, магния и железа.

санитарно-токсикологический – влияние на организм человека;
органолептический – влияние на органолептические свойства;
общесанитарный – влияние на процессы естественного самоочищения водоемов от патогенной микрофлоры.

На поверхности воды не должны образовываться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление др. плавающих примесей.
Окраска не должна обнаруживаться в столбике 20 см воды 1-й категории водопользования и 10 см – 2-й категории.
Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2-х баллов.
Водородный показатель не должен выходить за пределы 6,5…8,5.
Минерализация воды должна быть не более 1000 мг/дм 3 .
Содержание растворенного кислорода должно быть не менее 4 мг/дм 3 .
БПК 5 не должно превышать 2 мг О 2 / дм 3 для воды 1-й категории водопользования и 4 мг О 2 / дм 3 – 2-й категории.
ХПК не должно превышать 15 и 30 мг О 2 / дм 3 соответственно 1-й и 2-й категорий водопользования.
Вода не должна содержать возбудителей кишечных инфекций.
В 25 л воды не должны содержаться яйца гельминтов, онкосферы тениид и цисты патогенных кишечных простейших.
Содержание общих колиформных бактерий в 100 мл воды должно быть не более 1000 и 500 КОЕ соответственно 1-й и 2-й категорий водопользования.
Содержание колифагов в 100 мл воды (в бляшкообразующих единицах) должно быть не более 10.
Суммарная объемная активность радионуклидов должна быть не более единицы.

Концентрации вредных веществ С i , содержащихся в воде, должны отвечать условиям:

III и IV классов опасности С i  ПДК ,

I и II классов опасности, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия,  1.

Одним из показателей оценки вод водоемов и водотоков является фоновая концентрация загрязняющего вещества. Она определяется в каждом створе водного объекта как статистически достоверная величина концентрации за последние три года наблюдений. Определяются фоновые показатели по взвешенным веществам, растворенному кислороду, ХПК, БПК 5 , аммонийному, нитритному и нитратному азоту, общему фосфору, хлоридам, сульфатам, фосфатам, хроматам, тяжелым металлам, нефтепродуктам, фенолам, СПАВ, пестицидам.

где С i – среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (обычно за год); ПДК i – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества.

Для определения степени загрязнения водоемов используются также методы биоиндикации .

максимально разовое содержание для нормируемых веществ 1 и 2 классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК от 3 до 5 раз, для веществ 3 и 4 классов опасности – от 10 до 50 раз; величина БПК 5  от 10 до 40 мг О 2 /дм 3 ; снижение концентрации растворенного кислорода  до значений от 3 до 2 мг/дм 3 ;
покрытие пленкой (нефтяной, масляной или др. происхождения) от 1/4 до 1/3 поверхности водного объекта.

Таблица 4.18

Характеристики интегральной оценки качества воды

Значение ИЗВ	Класс качества воды	Характер качества воды
 0,2	1-й	Очень чистая
 (0,2…1)	2-й	Чистая
 (1…2)	3-й	Умеренно загрязненная
 (2…4)	4-й	Загрязненная
 (4…6)	5-й	Грязная
 (6…10)	6-й	Очень грязная
 10	7-й	Чрезвычайно грязная

Критериями экстремально высокого загрязнения поверхностных вод суши и морских вод являются:

максимально разовое содержание для нормируемых веществ 1 и 2 классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК в 5 и более раз, для веществ 3 и 4 классов опасности – в 50 и более раз;
появление запаха вод интенсивностью более 4 баллов;
покрытие пленкой более 1/3 поверхности водного объекта;
снижение концентрации растворенного кислорода до значений 2 мг/дм 3 и менее; увеличение БПК 5 свыше 40 мг О 2 /дм 3 .

Оценка влияния хозяйственной деятельности на загрязнение подземных вод . Приоритетные загрязнители подземных вод в местах расположения городских очистных сооружений, полигонов ТБО, аэропортов, полигонов промотходов, предприятий теплоэнергетики, нефтепереработки и др. объектов хозяйственной деятельности установлены СП 2.1.6.1059-01 .

Приоритетными загрязнителями, проникающими в водоносные горизонты, являются нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы и др. Выделяют четыре степени влияния техногенного фактора на подземные воды:

допустимое – фоновые показатели состояния воды периодически

повышаются при максимальных уровнях загрязнения ниже гигиенических нормативов;

слабовыраженное – сохраняется тенденция к возрастанию показателей техногенного загрязнения в течение года при максимальных уровнях загрязнения ниже гигиенических нормативов;
предельные – стабильное превышение фоновых показателей при их максимальных уровнях? ПДК;
опасное – стабильное превышение фоновых показателей при их максимальных уровнях > ПДК.

Технико-технологические методы подготовки питьевой воды . Города обеспечиваются водой через системы центрального водоснабжения. В настоящее время в Российской Федерации централизованные системы водоснабжения имеют 104 города (98% от общего количества городов). Мощность водопроводов достигла 102 млн м 3 /сут., в том числе коммунальных  53 млн м 3 /сут. Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды составляет 343 л/сут. на 1 жителя России. Источниками централизованного водоснабжения служат поверхностные воды, доля которых в общем объеме водозабора составляет 68%, и подземные воды – 32%.

Вода – необходимый элемент жизнеобеспечения населения. От ее качества, количества и бесперебойной подачи зависит состояние здоровья людей, степень благоустройства жилищного фонда и городской среды. Проблемы водопользования, связанные с ухудшением качества воды и ее пагубным воздействием на здоровье людей, возникли в больших городах России на рубеже ХIX – ХХ вв. На протяжении более чем столетнего периода отработаны технологические и технические средства водоподготовки и водоочистки для специфических условий каждого города.

Методы очистки и обеззараживания воды поверхностных источников . Традиционные технологии подготовки питьевой воды основаны на физико-химических методах очистки и обеззараживания. Обработка природной воды состоит из ряда последовательных стадий: коагуляции, отстаивания, фильтрации, обеззараживания хлором, а также, при необходимости, сорбции. Конструктивное оформление этих процессов включает смесители, отстойники, фильтры. Из-за повышенного загрязнения поверхностных водоисточников традиционно применяемые технологии обработки воды стали в большинстве случаев недостаточно эффективными. Для улучшения качества питьевой воды разработаны специальные технологии ее очистки, а также соответствующее им оборудование и реагенты .

Коагуляция – это процесс слипания частиц, взвешенных в воде, с образованием более крупных агрегатов. Реагентами, вызывающими коагуляцию, являются коагулянты – сульфат алюминия, хлорное железо. Помимо традиционных применяются новые эффективные реагенты отечественного и зарубежного производства  оксихлорид алюминия, основной сульфат алюминия и др. В результате коагулирования воды образуются хлопьевидные взвеси.

В случае повышенной мутности очищенной воды дополнительно к коагулянту вводят флокулянт. Флокуляция – процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в воду высокомолекулярных соединений – флокулянтов. В качестве последнего обычно используют полиакриламид. Флокулянт повышает прочность хлопьев, ускоряет процесс их укрупнения, улучшает осаждение скоагулированной взвеси и осветление воды. Одной из проблем в технологии очистки является содержание в очищенной воде остаточных количеств алюминий- и железосодержащих коагулянтов, полиакриламида.

Для осаждения хлопьев используют отстойники. После отстаивания воду подвергают фильтрации . Традиционным фильтрующим материалом является кварцевый песок. Другими фильтрующими материалами, разрешенными к применению Минздравом России, являются дробленый керамзит, шунгизит, гранодиорит, вулканические шлаки и прочие материалы. По сравнению с песком эти материалы имеют более развитую поверхность. Их применение позволяет повысить производительность фильтровальных сооружений на 30…50%. В последние годы на многих водопроводных станциях используются системы фильтров, изготовленных из дырочных полиэтиленовых труб с фильтрующим слоем из полиэтилена.

Обеззараживание воды. Целью обеззараживания воды является уничтожение болезнетворных микроорганизмов, защита воды от внешнего загрязнения и вторичного роста микроорганизмов при транспортировании воды по водопроводным сетям. Эффективность обеззараживания воды зависит от концентрации и вида микробиологических загрязнений, их устойчивости к используемым реагентам. При этом, чем глубже очистка воды от взвешенных веществ, тем лучше доступ дезинфицирующего реагента к бактериям и вирусам.

Одним из основных методов обеззараживания воды является ее хлорирование с использованием жидкого хлора CI 2 и различных хлорреагентов – гипохлорита натрия NaCIO, гипохлорита кальция Ca(CIO) 2 , диоксида хлора CIO 2 . Перспективным для хлорирования воды является применение гипохлорита натрия. Его получают непосредственно на водоочистной станции путем электролиза поваренной соли. Использование гипохлорита натрия позволяет повысить экологическую и гигиеническую безопасность производства воды, уменьшить коррозию оборудования и трубопроводов, повысить экономичность производства.

При нормальных условиях хлорирования (содержание остаточного хлора не менее 0,5 мг/л при контакте в течение 30 минут) концентрация некоторых вирусов и бактерий уменьшается более чем на 99%. Однако для очистки воды от микробиологических загрязнений, устойчивых к действию хлорреагентов (вирус гепатита А или цисты лямблий), необходимо увеличить время контакта воды с хлором от 0,5 до 3 часов при содержании остаточного хлора в воде 5…0,6 мг/л. Использование повышенных доз хлора вызывает необходимость последующего дехлорирования воды на выходе из резервуаров или ее кипячения непосредственно у потребителя.

При хлорировании воды образуются токсичные хлорорганические соединения: хлороформ, дихлорбромметан, бромоформ и др. Происходит это главным образом при нахождении в воде таких органических соединений как глюкоза, дубильная, галловая и гуминовые кислоты природного происхождения, которые взаимодействуют с активным хлором. Обладают таким свойством и находящиеся в воде загрязняющие примеси антропогенного происхождения (фенолы, углеводороды).

Концентрация хлороформа, образующегося при хлорировании воды, в 5…30 раз превышает концентрацию остальных примесей. Процесс дехлорирования осуществляется с помощью различных химических восстановителей (тиосульфат натрия, сернистая кислота). Наиболее эффективным методом удаления хлорорганических соединений является сорбция на фильтрах с активным углем. Однако в связи с небольшой адсорбционной емкостью угля время защитного действия фильтра составляет всего 3…6 месяцев. К методам, предотвращающим образование хлорорганических соединений, относятся также: изменение режима хлорирования воды (дробное или периодическое хлорирование), применение УФ-обеззараживания в сочетании с хлорированием, замена хлора другими окислителями (озон, диоксид хлора, хлорамин).

УФ-облучение воды является альтернативным методом ее обеззараживания. Оно используется при обработке маломутных вод, имеющих среднюю цветность. Эффект обеззараживания основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200…300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Обеззараживаемая ультрафиолетом вода должна иметь достаточную прозрачность, поскольку в загрязненных водах интенсивность проникновения УФ-лучей быстро затухает. Установка УФ-обеззараживания воды комплектуется ртутными лампами низкого давления и не исключает заключительного этапа хлорирования. В последние годы созданы новые экономичные установки УФ-обеззаражи-вания воды.

Эффективным методом обеззараживания воды является озонирование . Озон действует на окислительно-восстановительную систему и на протоплазму клеток микроорганизмов, обеспечивая тем самым бактерицидный эффект. Озон как обеззараживающий реагент в 15…20 раз действует быстрее хлора, оказывает более активное действие на вирусы и другие микроорганизмы, устойчивые по отношению к хлору. Кроме того, озон как сильный окислитель снижает содержание гуминовых веществ, обусловливающих цветность воды, удаляет запахи и привкусы воды.

При наличии в водоисточнике большого количества антропогенных загрязнений применяются специальные методы очистки , к которым относятся озонирование и сорбционная очистка на активных углях. Используются свойства озона окислять органические загрязнения (фенолы, нефтепродукты, пестициды, амины и многие другие) и неорганические соединения железа, марганца, а также сероводород. В результате окисления органических веществ образуются альдегиды, кетоны, кислоты, которые также являются токсичными веществами. Наиболее представительным продуктом озонирования является формальдегид. Однако последующая сорбционная очистка воды на угольных фильтрах существенно уменьшает содержание формальдегида и других токсичных веществ. Проблемы, возникающие при использовании озона, связаны также с его низкой растворимостью в воде, собственной высокой токсичностью и взрывоопасностью.

Сорбционный метод применяется для увеличения степени очистки воды от неорганических и органических загрязнений, а также для удаления продуктов хлорирования и озонирования на заключительном этапе обработки воды. В качестве сорбционных материалов используются активные угли отечественного и зарубежного производства. Применяют два способа использования активных углей: введение порошкообразных активных углей (углевание воды); применение гранулированных и дробленых активных углей в качестве загрузки сорбционных фильтров. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, порошкообразные угли целесообразно применять лишь в периоды кратковременного ухудшения качества воды, в аварийных ситуациях.

В каждом конкретном случае при необходимости использования специальных технологий очистки воды необходимо проведение предпроектных исследований, установление расчетно-конструкционных и технологических параметров, по результатам которых можно обоснованно судить о целесообразности, обоснованности и эффективности их внедрения на данной водоочистной станции.

Следует отметить, что вредные вещества могут поступать и образовываться в воде в процессе ее обработки на стадиях водоподготовки.

Подготовка воды из подземных источников . Качество используемых для водоснабжения подземных вод в основном соответствует нормативным требованиям. Однако загрязнения вместе со сточными водами могут проникать и в водоносные горизонты.

Для подземных вод Западно-Сибирского региона характерно превышение показателей по минерализации, перманганатной окисляемости, а также по содержанию железа, марганца, магния и брома . Основными природными загрязнениями подземных вод являются соединения железа и марганца. Железосодержащие воды в 80…90% случаев содержат бикарбонатные формы (дегидрокарбонаты) железа. Основным методом обезжелезивания воды от бикарбонатных форм является аэрация и фильтрование через зернистые фильтры. Он заключается в пропускании воздуха через воду. При этом протекает реакция окисления двухвалентного железа в трехвалентное:

4Fe 2+ + 3O 2 + 6H 2 O  Fe(OH) 3  .

Образовавшийся осадок гидроксида железа отстаивают, а затем отфильтровывают.

Если железо присутствует в воде в органических формах (обычно в зоне болот и торфянников), для очистки используется известь (доза 40…60 мг/л по СаО). Часто подземные воды содержат железобактерии, которые вызывают биокоррозию водопроводных металлических труб.

Ряд подземных вод характеризуется одновременным содержанием железа и марганца, поэтому возникает необходимость их обезжелезивания и демарганации . Железо и марганец присутствуют в подземных водах в виде минеральных или органических соединений гуминовых и жирных кислот. Разработаны методы удаления железа и марганца, включающие процессы аэрации, фильтрования, обработки сильным окислителем, известкования с коагулированием и др.

Использование подземных вод основывается на исключительно удачном сочетании экологического и экономического факторов. Себестоимость питьевой воды из подземных источников в 3-4 раза ниже, чем из поверхностных. Поэтому необходимо расширять использование подземных вод, интенсифицировать освоение разведанных запасов подземных вод и расширить поисково-разведочные работы по выявлению новых месторождений. Многие подземные источники, особенно обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Черноземного, Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены. Поэтому необходимо осуществлять искусственное пополнение подземных вод.

Нормированные показатели содержания вредных веществ

в питьевой воде

Показатель	ПДК, мг/л	Показатель вредности		Класс опасности
Неорганические вещества
Алюминий (Al 3+)	0,5	с.-т.		2
Барий (Ba 2+)	0,1	-«-		2
Бериллий (Be 2+)	0,0002	-«-		1
Бор (B, суммарно)	0,5	-«-		2
Железо (Fe, суммарно)	0,3(0,1)	орг.		3
Кадмий (Cd, суммарно)	0,001	с.-т.		2
Марганец (Mn, суммарно)	0,1(0,5)	орг.		3
Медь (Cu, суммарно)	1,0	-«-		3
Молибден (Mo, суммарно)	0,25	с.-т.		2
Мышьяк (As, суммарно)	0,05	с.-т.		2
Никель (Ni, суммарно)	0,1	с.-т.		3
Нитраты (по NO 3 -)	45	орг.		3
Ртуть (Hg, суммарно)	0,0005	с.-т.		1
Свинец (Pb, суммарно)	0,03	-«-		2
Селен (Se, суммарно)	0,01	-«-		2
Стронций (Sr 2+)	7,0	-«-		2
Сульфаты (SO 4 2-)	500	орг.		4
Фториды (F -) для климатических районов: - I и II		с.-т.		2
Хлориды (Cl -)	350	орг.		4
Хром (Cr +6)	0,05	с.-т.		3
Цианиды (CN -)	0,035	-«-		2
Цинк (Zn 2+)	5,0	орг.		3
Органические вещества
-ГХЦГ (линдан)	0,002		с.-т.	1
ДДТ (сумма изомеров)	0,002		-«-	2
2,4-Д	0,03		-«-	2

Показатели питьевой воды, связанные с технологией водоподготовки, приведены в табл. 4.20.
Благоприятные органолептические свойства питьевой воды регламентированы нормативами, приведенными в табл. 4.21, а также нормативами содержания веществ, влияющих на органолептические свойства воды.

Таблица 4.20

ПДК веществ в питьевой воде после ее обработки

Показатель	ПДК, мг/л	Показатель вредности	Класс опасности
Хлор
-остаточный свободный	В пределах 0,3…0,5	орг.	3
-остаточный связанный	В пределах 0,8…1,2	-«-	3
Хлороформ (при хлорировании воды)	0,2	с.-т.	2
Озон остаточный	0,3	орг.
Формальдегид (при озонировании воды)	0,05	с.-т.	2
Полиакриламид	2,0	-«-	2
Активированная кремнекислота (по Si)	10	-«-	2
Полифосфаты (по PO 4 3-)	3,5	орг.	3
Остаточные количества алюминий- и железосодержащих коагулянтов	См. показатели «Алюминий», «Железо», табл. 4.24

Таблица 4.21

Органолептические показатели питьевой воды

Градостроительные методы охраны вод хозяйственно-питьевого назначения включают организацию зон санитарной охраны (ЗСО) источников водоснабжения и водопроводов. В соответствии с СанПиН 2.1.4.1110-02 территория ЗСО подразделяется на три пояса. Первый пояс (строгого режима) предназначен для защиты места водозабора и водозаборных сооружений от случайного или умышленного загрязнения и повреждения. На территории первого пояса расположен водозабор, площадки всех водопроводных сооружений и водопроводящий канал. Второй и третий пояса (пояса ограничений) ЗСО – это территории, предназначенные для предупреждения загрязнения источников водоснабжения. Границы поясов ЗСО установлены СанПиНом.

Границы ЗСО подземного водозабора первого пояса располагаются на расстоянии от него:

не менее 30 м при использовании защищенных подземных вод;
не менее 50 м при использовании недостаточно защищенных подземных вод и при искусственном пополнении запасов подземных вод.

Границы 2-го и 3-го поясов определяются гидродинамическими расчетами. Основным расчетным параметром для определения границы 2-го пояса является время продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору. Для недостаточно защищенных подземных вод оно составляет 400 суток в пределах территории I, II и III климатических районов. Для защищенных подземных вод – 200 суток в пределах территории I и II районов и 100 суток в пределах III района.

Граница 3-го пояса предназначена для защиты водоносного пласта от химических загрязнений. Основным расчетным параметром является время движения химического загрязнения к водозабору, оно принимается как срок эксплуатации водозабора 25…50 лет. Расчеты проводятся по методикам, согласованным с Государственной санитарно-эпидемиологической службой РФ.

Границы ЗСО поверхностного источника первого пояса устанавливаются:

для водотоков: вверх по течению – не менее 200 м от водозабора; вниз по течению – не менее 100 м от водозабора; по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от линии уреза воды летне-осенней межени; в направлении к противоположному берегу при ширине реки или канала менее 100 м – вся акватория и противоположный берег шириной 50 м от линии уреза воды, при ширине реки или канала более 100 м – полоса акватории шириной не менее 100 м;
для водоемов (озера, водохранилища) во всех направлениях по акватории водозабора и по прилегающему к водозабору берегу от линии уреза воды при летне-осенней межени – не менее 100 м.

Границы 2-го пояса на водотоке устанавливаются с учетом микробного самоочищения. Граница должна быть удалена вверх по течению водозабора настолько, чтобы время пробега по основному водотоку и его притокам (при расходе воды в водотоке 95% обеспеченности) было:

не менее 5 суток для IА, Б, В, Г и IIА климатических районов;
не менее 3 суток для IД, IIБ, В, Г и III районов.

Граница 2-го пояса для водоемов должна быть удалена по акватории во все стороны от водозабора на расстояние: 3 км – при наличии нагонных ветров до 10%; 5 км - при наличии нагонных ветров более 10%. Боковые границы 2-го пояса водоема от линии уреза воды должны быть расположены на расстоянии при равнинном рельефе местности не менее 500 м. Граница 2-го пояса водотока вниз по течению устанавливается не менее 250 м от водозабора.

Границы 3-го пояса на водотоке вверх и вниз по течению совпадают с границами 2-го пояса. Боковые границы должны проходить по линии водоразделов в пределах 3…5 км, включая протоки. Границы 3-го пояса на водоеме полностью совпадают с границами 2-го пояса.

Границы ЗСО водопроводных сооружений и водопроводов . Граница 1-го пояса водопроводных сооружений принимается на расстоянии: от стен запасных и регулирующих емкостей, фильтров и контактных осветителей – не менее 30 м; от водонапорных башен – не менее 10 м; от остальных помещений – не менее 15 м.

Ширина санитарно-защитной полосы по обе стороны от крайних линий водопровода принимается: при отсутствии грунтовых вод – не менее 10 м при диаметре водоводов до 1000 мм и не менее 20 м при диаметре более 1000 мм; при наличии грунтовых вод – не менее 50 м.

Для зон санитарной охраны предусмотрен комплекс водоохранных мероприятий. Охрана водозабора подземных вод первого пояса ЗСО включает следующие мероприятия:

отвод поверхностных стоков за пределы территории;
озеленение, ограждение и охрана территории;
запрещение всех видов строительства, не имеющих отношения к эксплуатации реконструкции и расширению водопроводных сооружений, а также запрещение применения ядохимикатов и удобрений;
оборудование зданий канализацией с отведением сточных вод;
систематический контроль сточных вод в месте водозабора.

На территории второго и третьего поясов ЗСО источников подземных вод запрещается:

бурение новых скважин и новое строительство;
закачка отработанных вод в подземные горизонты, подземное складирование твердых отходов и разработка недр земли;
размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, минеральных удобрений, накопителей промстоков, шламохранения и других объектов;
размещение кладбищ, скотомогильников, полей ассенизации, полей фильтрации, навозохранилищ, животноводческих и птицеводческих предприятий и других объектов.

На территории ЗСО источников поверхностных вод запрещается:

спуск любых сточных вод;
добыча песка, гравия и проведение дноуглубительных работ без согласования с центром санитарно-эпидемиологического надзора;
купание, туризм, водный спорт, рыбная ловля, стирка белья, водопой скота и другие виды водопользования.

В пределах санитарно-защитной полосы водовода должны отсутствовать источники загрязнения почвы и грунтовых вод.

Организации ЗСО предшествует разработка её проекта. Проект включает: определение границ зоны и составляющих её поясов; план мероприятий по улучшению санитарного состояния территории ЗСО и предупреждению загрязнения источника; правила и режим хозяйственного использования территорий 3-х поясов. Решение об организации ЗСО принимается на стадии проекта районной планировки или генерального плана города, при выборе источника водоснабжения. В генеральных планах застройки населенных мест ЗСО источников водоснабжения указываются на схеме планировочных ограничений.

Сточные воды города . Сточными водами являются хозяйственно-бытовые, ливневые и производственные сточные воды. Они поступают в канализационную сеть, откуда направляются непосредственно в водный объект, или сначала на станцию очистки сточных вод, а после нее в водный объект. Городская канализация бывает:

полностью раздельной, если бытовые стоки отводятся отдельно от производственных и от ливневых;
смешанной, если в единую канализацию поступают бытовые, производственные и ливневые сточные воды;
полураздельной или неполной раздельной, если, например, в одну сеть сбрасываются бытовые и производственные, а в другую  ливневые стоки.

В каждом городе имеется своя, уже сложившаяся система канализации.

Сточные воды больших городов перед спуском в водный объект очищаются на станциях очистки, которые могут быть централизованными и локализованными.

Вместе с этим для города характерен поверхностный рассредоточенный сток загрязненных вод, не попадающих в канализационную сеть. Талые и дождевые воды смывают с городской территории мусор, нефтепродукты, выпавшие атмосферные аэрозоли, строительные материалы и т.п. Все это выносится в водные объекты и загрязняет их. На международных конгрессах «Экватек  96» и «Экватек  98» отмечалось, что масса загрязняющих веществ, поступающих с неорганизованными сбросами, в 3…5 раз больше сбросов с городских очистных сооружений, через которые поступают в водные объекты практически все хозяйственно-бытовые сточные воды и большая часть промышленных.

Технико-технологические методы очистки сточных вод на городских станциях предусматривают механическую и биологическую очистку, обеззараживание, доочистку. Механическая очистка обеспечивает удаление плавающих и взвешенных примесей.

Биологическая очистка осуществляется в аэротенках – железобетонных, кирпичных или металлических емкостях, заполненных водой и активным илом и насыщаемых воздухом. Активный ил – это специально культивируемое сообщество организмов, пищей для которых служат органические вещества сточных вод. Биологическая очистка не обеспечивает полного уничтожения всех болезнетворных бактерий, поэтому перед сбросом в водные объекты вода обеззараживается жидким хлором или хлорной известью. После хлорирования вода подвергается дегазации, так как попадание хлора в воду может привести к гибели рыбы. Сбрасываемая вода по составу и свойствам должна соответствовать природной воде приемника сточных вод (воде реки, озера). Для придания очищаемым сточным водам качества природной воды может проводиться их доочистка в биологических прудах или сооружениях типа биоплато (рис. 4.13) .

Отходом биологической очистки сточных вод является отработанный иловый осадок . Специальными приемами обработки влажность ила снижают на 65…70%. Окончательное обезвоживание, высушивание и компостирование (перегнивание) илового осадка проводят на иловых площадках в течение нескольких месяцев. Компостированный иловый осадок является хорошим органическим удобрением. Обезвоживание осадков осуществляют также механически с помощью вакуум-фильтров, фильтр-прессов, центрифуг и виброфильтров. Термическую обработку осадков производят сушкой. Разработаны технологические схемы получения из обработанного осадка белково-витаминного кормового продукта (белвитамина), кормовых дрожжей и технического витамина В 12 . Когда утилизация осадков невозможна (высокое содержание тяжелых металлов и т.п.), осадки сжигают, при этом объем осадков уменьшается в 80…100 раз .

Рис. 4.13. Очистные сооружения типа биоплато:

А  инфильтрационное биоплато; Б  поверхностное биоплато; 1  подача воды на очистку; 2  отстойник; 3  осадок; 4  распределительный трубопровод; 5  противофильтрационный экран; 6  растительный грунт; 7  песок; 8  щебень; 9  дренаж; 10  высшая водная растительность; 11  каменная наброска; 12  очищенная вода
Технико-технологические методы очистки производственных сточных вод . На проектируемом промышленном предприятии должны использоваться те технологические процессы основного производства, при которых обеспечивается минимальное потребление воды, и применяться такие технологические решения, которые позволяют использовать схемы оборотного и повторно-последовательного водоснабжения. Забор воды из источников питьевого водоснабжения допускается в исключительных случаях и при соответствующем технико-технологическом обосновании. Если для водоснабжения предприятия намечается использование подземных вод, анализируются данные о возможности отбора вод в требуемом объеме, о глубине залегания и мощности водоносных горизонтов, химическом составе вод и др.

Производственные сточные воды очищаются на очистных сооружениях данного промышленного объекта. После очистки они могут быть использованы для технического водоснабжения, или поданы на городские очистные сооружения для доочистки, или сброшены в водные объекты.

В основе очистки и обеззараживания природных вод на стадии водоподготовки, а также сточных и оборотных вод в системах водоочистки лежат однотипные по своей сути процессы . Задачей очистки воды является снижение содержания загрязняющих веществ, находящихся в виде взвешенных частиц или в растворенной форме, до нормируемого уровня. Задача обеззараживания воды – уничтожение патогенных микроорганизмов. Современные технологии обработки воды многообразны. Они основаны на использовании большого числа методов, реагентов и технических решений. Вода очищается от взвешенных частиц, высокомолекулярных соединений, ионов металлов и минеральных солей.

Технико-технологические методы очистки и обеззараживания сточных вод разделяются на:

механические  отстаивание,

фильтрование,

центрифугирование,

процеживание;

физико-химические  коагуляция,

сорбция,

флотация,

ионный обмен,

обратный осмос,

Электрохимические и др.;

химические  нейтрализация,

аэрация,

озонирование,

хлорирование и др.;

физические  УФ-излучение,

электрический разряд,

ультразвук и др.;

биологические  биологическое разложение,

биохимическое окисление.

Принципы очистки и обеззараживания рассмотрены нами при описании подготовки питьевой воды, а также очистки городских сточных вод.

Экологические требования к сбросу производственных сточных вод . В поверхностные водные объекты запрещается сбрасывать сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также вещества, для которых не установлены ПДК или ОДУ. Не допускается сброс сточных вод в черте населенных пунктов, в пределах первого пояса ЗСО источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Негативным фактором воздействия сточных вод на водные объекты является температура. Так, летняя температура воды в результате сброса сточных вод в водные объекты хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования не должна повышаться более чем на 3 о С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года.

Контрольный створ (пункт) на водотоках устанавливается не далее 500 м по течению от места сброса сточных вод и в радиусе 500 м от места сброса на акватории (на непроточных водоемах и водохранилищах). При сбросе сточных вод в черте населенных пунктов контрольный створ располагается непосредственно у места сброса.
Количество производственных сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, регламентируется нормативами предельно допустимых сбросов (ПДС) . Под ПДС понимают максимально допустимую массу загрязняющего вещества, отводимую со сточными водами в единицу времени, которая позволяет обеспечить соблюдение норм качества воды в контрольном створе водного объекта.

ПДС (г/ч) для каждого показателя качества воды определяется как произведение максимального часового расхода сточных вод Q ст (м 3 /ч) на его предельно допустимое значение С ПДС (г/м 3 или мг/л):

ПДС = Q ст  С ПДС.

Расчет ПДС основан на следующих положениях .

ПДС устанавливается для каждого выпуска сточных вод в водный объект и для каждого вредного вещества, в том числе продуктов его трансформации.
ПДС устанавливается исходя из условия, что концентрации загрязняющих веществ не будут превышать гигиенические нормативы химических веществ и микроорганизмов в воде водного объекта в контрольном створе.
При расчете ПДС не учитывается ассимилирующая способность водных объектов.
При наличии в сточных водах химических веществ, содержащихся в воде фонового створа на уровне ПДК, в расчетах ПДС не учитываются процессы разбавления.

Исходными данными для расчета ПДС являются: категория водного объекта – приемника сточных вод; расчетное значение фоновой концентрации; кратность разбавления сточных вод при наихудших гидрологических условиях; тип и месторасположение выпуска сточных вод; фактические (проектные) концентрации загрязняющих веществ в сточной воде; максимальный часовой расход сточных вод.

В зависимости от значения фактической (проектной) концентрации, расчет ПДС проводят следующим образом.

С ст меньше его нормативной концентрации в водном объекте (приемнике сточных вод), т.е. С ст  1ПДК. В этом случае за показатель С ПДС принимается фактическая (проектная) концентрация вредного вещества: С ПДС = =С ст . Предельно допустимый сброс рассчитывается как

ПДС = Q ст  С ст.

Фактическая (проектная) концентрация загрязняющего вещества С ст превышает нормативную концентрацию, установленную для водного объекта данной категории водопользования, т.е. С ст  1ПДК. Показатель С ПДС принимается равным 1ПДК: С ПДС = 1ПДК. ПДС рассчитывается как

ПДС = Q ст  ПДК.

В этом случае для действующих предприятий устанавливаются временно согласованные сбросы (ВСС) на период осуществления мер по достижению ПДС (на срок не более 5 лет).

При установлении норматива ПДС должно соблюдаться условие суммирования концентраций вредных веществ для водных объектов соответствующей категории. Например, для веществ 1-го и 2-го классов опасности и культурно-бытового (рекреационного) водопользования водного объекта должно соблюдаться условие

Для каждого вещества С ПДС составляет долю своего ПДК, т.е.

= К i  ПДК i , когда К i  1 .

Значения K i должны удовлетворять двум ограничениям:



и

.

С учетом этих ограничений величины К i должны подбираться таким образом, чтобы достижение норм ПДС требовало минимальных экономических затрат . Фоновая концентрация загрязняющего вещества должна быть учтена в доле его ПДК.

Сброс вод в подземные горизонты применяется при отсутствии разработанных технологий очистки определенных видов стоков. Он возможен только в тех случаях, когда поглощающие скважины и колодцы для сброса сточных вод не могут быть источниками загрязнения водных горизонтов, используемых или намечаемых для водоснабжения .

Поверхностный сток с территории предприятия. Загрязняющие вещества от проектируемого объекта могут поступать в водные объекты не только через выпуски сточных вод, но и при смыве вредных веществ с территории.

Годовой объем стока дождевых вод W Д и талых вод W Т ,

W Д (Т) =10 Н? F ,

где Н – слой осадков за теплый или холодный период года, мм; ? – коэффициент стока дождевых или талых вод; F  площадь водосбора, га (1 га = =10 4 м 2).

Объем поливомоечных сточных вод W ПМ , м 3 /год, определяется по формуле

W ПМ =10 q n K F ,

где q – расход воды на мойку единицы площади твердых покрытий, q = =1,2…1,5 л/м 2 ; n – количество моек в году; K – коэффициент стока поливомоечных вод, К = 0,5; F – площадь обрабатываемых покрытий, га.

Общий объем поверхностного стока с водосборной территории за год определяется как сумма

W = W Д + W Т + W ПМ.

Масса загрязняющих веществ G , г/год, выносимая с территории предприятия поверхностным стоком, рассчитывается как

G = W Д  С Д + W Т  С Т + W ПМ  С ПМ ,

где С Д , С Т и С ПМ – концентрации загрязняющих веществ в дождевых, талых и поливомоечных сточных водах, г/м 3 (или мг/л).

В проектах предприятий должен предусматриваться отвод загрязненного поверхностного стока с территории в специальные накопители, локальные очистные сооружения или ливневую городскую канализацию.

Для защиты поверхностных и подземных водоемов от загрязненных дренажных вод должны предусматриваться устройства пристенных и пластиковых дренажей при строительстве зданий и сооружений проектируемого объекта. Отвод дренажных вод должен планироваться на очистные сооружения или гидрографическую сеть.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК в) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК вр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называютзагрязняющим .

Виды водопользования

Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.

Кхозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96,питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

Ккультурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий:

к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:

дляхозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК в ) с учетом трех показателей вредности:

органолептического;
общесанитарного;
санитарно-токсикологического.

длярыбохозяйственного водопользования (ПДК вр ) с учетом пяти показателей вредности:

органолептического;
санитарного;
санитарно-токсикологического;
токсикологического;
рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды.Общесанитарный - определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры.Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический - показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект.Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Рыбохозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

замена ценных видов рыб на малоценные.

На качество природных вод влияют природные и антропогенные факторы.

Разделы