Расчет предельно допустимого сброса загрязняющих веществ на бассейновом уровне

На бассейновом уровне определяются основные параметры для расчета норматива НДС, установления лимита сброса загрязняющих веществ отдельного выпуска в водный объект и расчет норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственного района (участка) водного объекта.

Порядок определения расчетных характеристик следующий:

• • бассейн реки разбивается на водохозяйственные районы (участки) с учетом природных и хозяйственных факторов. Контрольные створы назначаются в конце каждого водохозяйственного участка, расчетные створы назначаются в устьях крупных притоков, в местах крупных водозаборов и сброса сточных вод, в створах гидрометрических станций с постоянным режимом наблюдений. Фоновый створ назначается в створе водного объекта, выше которого водный объект не испытывает антропогенного вредного воздействия;
• • определяются естественные фоновые концентрации (Сф) химических веществ в фоновом створе. За фоновую концентрацию вещества принимается статистически обоснованная верхняя доверительная граница средних значений концентраций этого вещества, рассчитанная по результатам химических наблюдений за последние пять лет с вероятностью Р = 0,95 для наиболее неблагоприятных гидрологических условий или наиболее неблагоприятного в отношении качества воды периода (сезона) года;
• • определяется необходимость разработки региональных нормативов качества вод водного объекта, составляется перечень химических веществ, по которым необходима разработка региональных нормативов. Разработка региональных нормативов необходима, когда Сф > С_пдк в фоновом створе;
• • по всему бассейну в привязке к водохозяйственным районам (участкам) составляется схема расположения источников загрязнения водного объекта, включая диффузные и иные источники вредного воздействия на качество вод водного объекта, места водозаборов и сброса сточных вод в водный объект. Составляется список водопользователей, определяются расчетные расходы сточных вод, их свойства и состав, скорость истечения сточной воды через водовыпуск перед сбросом в водный объект;
• • в зависимости от свойств и состава сточных и речных вод определяется перечень нормируемых и контролируемых показателей;
• • по каждому расчетному створу водного объекта определяются расчетные расходы воды в водном объекте.

В качестве расчетных расходов воды могут выступать для незарегулированных водотоков — минимальный среднемесячный расход воды летней и зимней межени года (95% обеспеченности); для зарегулированных водотоков — гарантированный экологический попуск, установленный в Типовых правилах использования водохранилищ^[1]. Кроме этого расчетные расходы водотоков должны соответствовать наиболее неблагоприятному сочетанию гидрологических и гидрохимических условий, поэтому в каждом конкретном случае определение расчетных расходов воды индивидуально:

• • по каждому расчетному створу определяются гидравлические параметры (средняя площадь живого сечения, скорость течения, расстояние между створами, скорость ветра над водоемом, коэффициент шероховатости водоема в зоне течения), соответствующие расчетным расходам воды по каждому водохозяйственному району (участку);
• • определяется коэффициент нсконсервативности для каждого расчетного участка водного объекта.

В основу расчета норматива ПДС для водохозяйственного района (участка) положена математическая зависимость:

где С₀, С_е, Cj — концентрации загрязняющих веществ в воде соответственно в начальном створе, притоке с водосборной площади и сточных водах; Q₀ — расход воды в реке в начальном створе; q_e, q_ucn — расходы, приходящиеся на единицу длины реки соответственно притока с водосборной площади, сбрасываемых в реку сточных вод, на испарение; К — коэффициент деструкции; со —площадь поперечного сечения потока; х — расстояние между створами.

Эта зависимость получена в результате решения уравнений, учитывающих диффузионные процессы и процессы распада неконсервативных веществ:

где Qo и Q — начальный и текущий расход в реке; С₀, С — начальная и текущая концентрация; С_ст — концентрация загрязняющего вещества; q_cv q^, q_n — удельные расходы воды сточных вод, фильтрации из русла и испарения.

Порядок расчета норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственных районов следующий:

• • расчет норматива НДС начинается с первого створа. Для этого в зависимости (5.29) величина С приравнивается к С_пдк, а искомой величиной является ECjQj
• • рассчитываются изменения концентрации С каждого вещества от створа К — 1 к створу К по зависимости (5.20), начиная со второго створа и до последнего, при этом для каждого створа в зависимости (5.29) С₀ приравнивается к С_Пд_К;
• • нормативы ПДС загрязняющих веществ во всех створах, кроме первого, рассчитываются по зависимости

где Q_K и Q_K ! — расчетные расходы воды в водном объекте в створах К и К — 1.

Нормативы ПДС для выпусков сточных вод в водохранилища и озера определяются для каждого выпуска сточных вод, но формуле.

Расчетная формула для определения С_пдс следующая:

а) для консервативных веществ.

б) для неконсервативных веществ.

где С_пдк — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде водоема, г/м³; Сф — фоновая концентрация загрязняющего вещества в водотоке выше выпуска сточных вод; п — кратность общего разбавления сточных вод в водотоке; k — коэффициент^{консервативности,} 1/сут; t — время добегания от места выпуска сточных вод до расчетного створа, сут. (суточный пробст).

Кратность общего разбавления равна произведению кратности начального разбавления (и_п) на кратность основного (п₀):

Кратность начального и основного разбавления рассчитывается по методу М. А. Руффеля для двух случаев расположения выпуска:

• • выпуск в мелководную часть или в верхнюю треть глубины водоема, когда загрязненная струя распространяется вдоль берега под воздействием поверхностного течения, имеющего одинаковое с ветром направление;
• • выпуск в нижнюю треть глубины водоема, когда загрязненная струя распространяется к береговой полосе против выпуска под воздействием донного компенсационного течения, имеющего направление, обратное направлению ветра.

Исходные данные:

• • расход сточных вод выпуска (q, м³/с);
• • скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод (V, м/с);
• • средняя глубина водоема вблизи выпуска (#_ср, м).

В зависимости от средней глубины водоема (Я₀) средняя глубина (#_ср) определяется на участке AL:

где Я₀ — расстояние до контрольного створа L, м.

Алгоритм расчета следующий.

• 1. Определяется кратность начального разбавления:
  • • при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины водоема

• при выпуске в нижнюю треть глубины:

• 2. Определяется кратность основного разбавления:
  • • при выпуске в мелководье или в верхнюю треть глубины водоема:

где L = L/Ax, А* = 6,53-Я^¹⁶⁷ или по табл. 5.9.

• при выпуске в нижнюю треть глубины водоема:

где L = L/Ат, Аг = 4,41Я^¹⁶⁷ или по табл. 5.10^[2][3].

Таблица 5.9

Значение п₀ (случай — выпуск в мелководье).

Таблица 5.10

Значение и₀ (случай — выпуск в нижнюю греть глубины водоема).

Пример

Расчет нормативов ПДС загрязняющих веществ в водоем.

Выпуск хозяйственно-бытовых сточных вод после очистки осуществляется в озеро, которое в период весеннего половодья и многоводные годы может соединяться с рекой. Озеро — рыбохозяйственный водоем первой категории. Выпуск производится в верхнюю треть озера. Зона, в которую осуществляется выпуск, застойная, средняя глубина в этой зоне 0,35—0,45 м. Расстояние до контрольного створа от места выпуска — 300 м. Тип течения в озере — ветровое. Скорость устойчивого ветра V = 1,3 м/с. Расход сточных вод q = 0,0015 м³/с = 5,4 м³/ч = 129,6 м³/сут.

I. Расчет кратности разбавления сточных вод в водоеме производится по методу Руффсля, так как в водоеме преобладают устойчивые ветровые течения. Выпуск осуществляется в верхнюю мелководную треть водоема, глубина зоны смешения 0,45 м (что не больше 10 м, достигнутого для метода Руффсля), расстояние от выпуска до противоположного берега 300 м, что не больше установленных 500 м.

По данному методу кратность полного разбавления сточных вод подсчитывается по результатам начального разбавления, происходящего непосредственно у выпуска, и основного, которое продолжается по мере удаления от места выпуска.

Расчет производится по формуле.

где q — расход сточных вод 0,0015, м³/с; V — скорость ветра над водной поверхностью в месте выпуска сточных вод, 1,3 м/с; #_ср — средняя глубина водоема вблизи выпуска, 0,45 м.

Кратность основного разбавления вычисляется по формуле где L — L/ Ах, L — расстояние от выпуска до контрольного створа, м.

Кратность общего разбавления:

II. Определение концентраций допустимых к сбросу (С_Пд_С). Общие требования следующие (табл. 5.11)^[4].

Таблица 5.11

Гидрохимические данные водоема выше сброса (фон, озеро, берег) и сточных вод (г/м³)

• 1. Взвешенные вещества:
  • • Сф = 29,2 мг/л;
  • • С^ = 146,6 мг/л;
  • • С_пдк = Сф + 0,75 = 29,95 мг/л.
  • • Ощс = ²⁹>^{2 +} 13,23 • 0,75 = 39,12 мг/л.
• 2- Ы1К_полн:
  • • Сф = 6,23 мг/л;
  • • С_ст = 6,77 мг/л;
  • • с_пдк = 3 мг/л.

Повышенное значение БПК" обусловлено природными процессами. Поэтому, пока не установлены региональные ПДК, принимаем С_пдс = Сф = 6,23 мг/л.

• 3. Сухой остаток:
  • • Сф = 192 мг/л;
  • • С_ст = 493,5 мг/л;
  • • С_пдк = 1000 мг/л.

Имеет место соотношение.

Принимаем С_пдс = С_ст = 493,5 мг/л.

Определим загруженность фона озера по NH₄, N0₂ и Fe (группа веществ с ЛПВ-токс.):

Фон озера по веществам, входящим в группу ЛПВ-токс., — загруженный. Поэтому для этих веществ ПДС, принятый из условия сохранения фона, следующий.

• 1. Аммоний солевой:
  • • С_ПЛс = Сф = 7,8 мг/л.
• 2. Железо:

' С_пдс = Сф = 5,5 мг/л.

3. Нитрит ион:

' С_11Дс = С_ф = 0,057 мг/л.

Определяем загруженность фона по N0₃, СПАВ, хлоридам и сульфатам (группа веществ с ЛПВ-сан. токе.^[5]):

С учетом суммации для определения ПДС для каждого вещества принимаем приведенную ПДК:

где т — количество веществ, входящих в эту группу; а, — коэффициент распределения доли г-го загрязняющего вещества в группе.

Принимается, что для нитратов а, = 1,2; для СПАВ а₂ = 1; для хлоридов а₃ = 0,6; для сульфатов а₄ = 1,2.

Проверка:

Расчет ПДС для группы веществ с ЛПВ-сан. токе, следующий.

• 1. Нитраты:
  • • Сф = 10,38 мг/л;
  • • С_а. = 74,99 мг/л;
• 40
• • С_пдк = 1,2? — = 12,0 мг/л;

' С_пдс = Ю, 38 + 13,23(12,0 — 10,38) = 31,81 мг/л.

• 2. СПАВ:
  • • Сф = 0,12 мг/л;
  • • = 0,26 мг/л;
  • • ^спдк = 1 ⁼⁰'^{125 мг}А;
  • • ^Спдс = 0,12 + 13,23(0,125 — 0,12) = 0,186 мг/л.

Принимаем С_пдс = 0,186 мг/л.

• 3. Хлориды:
  • • Сф = 11,4 мг/л;
  • • С_ст =198 мг/л;
• 300
• • Спдк = °'0 ' — = 'Ь мг/л;
• • Сддс = 11,4 + 13,23(45 — 11,4) = 454,92 мг/л > С_ст. Принимаем С_пдс= С_ст = 198 мг/л.
• 4. Сульфаты:
  • • Сф = 25 мг/л;
  • • С" = 408 мг/л;
  • • Спдк = 1.2 • ^ = 30 мг/л;
  • • Сддс = 25 + 13,23(30 — 25) = 91,15 мг/л.

Расчет ПДС для группы веществ с ЛПВ-рыбхоз.

• 1. Нефтепродукты:
  • • Сф = 0,02 мг/л;

* C_cr = 0,21 мг/л;

* С_пдк = 0,05 мг/л;

* ^Спдс = 0,02 ⁺ 13,23(0,05 — 0,02) = 0,416 мг/л.

Так как С_пдс (расчетное) > С_ст, принимаем, что С_пдс = С_ст = = 0,21 мг/л.

III. Расчет нормативов ПДС. Расчетный расход сточных вод q = 5,4 м³/ч, ПДС = С_пдс • q.

Результаты расчетов сведены в табл. 5.12.

Таблица 5.12

Результат расчета.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Велика ли погрешность оценки параметров выбросов ЗВ при инвентаризации?
• 2. Следует ли учитывать специфические параметры при расчетной оценке уровня загрязнения воздуха в зонах перекрестка?
• 3. Какие факторы следует учитывать в случае измерения ничтожно малых количеств загрязняющих веществ?
• 4. Охарактеризуйте метод конверта и оцените его эффективность.
• 5. Какие данные получают от гамма-радиометрической съемки?
• 6. Какое значение имеет снежный покров для территории?
• 7. Зачем нужны гидравлические параметры при расчете расходов водотоков?
• 8. Назовите шифр удельных показателей образования вредных веществ, выделяющихся в атмосферу от основных видов технологического оборудования для предприятий радиоэлектронного комплекса.

• [1] Приказ Минприроды России от 24.08.2010 № 330 «Об утверждениитиповых правил использования водохранилищ».
• [2] См.: Удельные показатели образования вредных веществ, выделяющихся в атмосферу от основных видов технологического оборудованиядля предприятий радиоэлектронного комплекса. Расчетная инструкция (методика). URL: http://centreco.ru/lit_def/news.php.
• [3] См.: Там же.
• [4] См.: Удельные показатели образования вредных веществ, выделяющихся в атмосферу от основных видов технологического оборудованиядля предприятий радиоэлектронного комплекса. Расчетная инструкция (методика). URL: http://centreco.ru/lit_def/news.php.
• [5] Санитарно-токсикологический лимитирующий показатель вредности — подразумевает концентрацию, при превышении которой веществостановится токсичным для человека.