Методология расчета предельно допустимого сброса сточных вод

В основу расчетов нормативов предельно допустимого сброса (ПДС) сточных вод положены процессы их разбавления и самоочищения в водном объекте.

Кратность разбавления исходя из уравнения баланса вещества определяется по выражению.

(5.27).

где Сст — концентрация вещества в сточных водах; Сmах — концентрация вещества в загрязненной струе при разбавлении сточных вод; Ср — концентрация в водном объекте до места сброса сточных вод.

Процесс разбавления сточных вод происходит в два этапа: начальное и основное разбавление. Общая кратность разбавления представляется в виде произведения п = пн • по. Начальное снижение концентрации загрязняющих веществ связано с эжекцией сточной жидкости в приточную струю водотока. Начальное разбавление рассчитывается обычно по методике ?. Н. Лаптева или по методике Ф. Г. Майрановского. Последняя позволяет учесть влияние различной плотности сточной воды и вод водных объектов, а также различия скорости обоих потоков.

Исходная информация определяется требованиями принятой методики для расчета нормативов ПДС и лимитов сброса загрязняющих веществ. В обязательный состав исходной информации входят:

• • материалы схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов данного водного объекта:
  • — существующее положение использования водных ресурсов (схема расположения водозаборов и выпусков сточных вод в водный объект, современный водохозяйственный баланс, другие виды использования водного объекта);
  • — перспективы использования водных ресурсов (сценарии развития экономики в бассейне водного объекта, прогноз водопотребления и водоотведения по бассейну в привязке к водохозяйственным участкам, прогноз развития водоохранных мероприятий);
• • гидрохимические, гидрологические, гидробиологические материалы (отчеты, бюллетени) за последние пять лет в фоновых и контрольных створах водного объекта;
• • сведения о водопользователях (вид и объем производимой продукции (услуг), применяемые реагенты, препараты, вещества, данные о расходах и объемах водопотребления и водоотведения, сведения об очистных сооружениях, методе и степени очистки, техническое состояние, планы реконструкции);
• • информация о допустимости использования веществ и препаратов, применяемых водопользователем;
• • данные о составе и свойствах сточных вод, сбрасываемых в водный объект;
• • нормативы предельно допустимых выбросов (НДВ) на водный объект.

Расчет предельно допустимого сброса загрязняющих веществ на бассейновом уровне

На бассейновом уровне определяются основные параметры для расчета норматива ПДС, 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 > Спдк 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. 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 неконсервативности для каждого расчетного участка водного объекта.

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

(5.28).

где С0, Се, Сj - концентрации загрязняющих веществ в воде соответственно в начальном створе, притоке с водосборной площади и сточных водах; Q0 - расход воды в реке в начальном створе; qe, qj, qисп - расходы, приходящиеся на единицу длины реки соответственно притока с водосборной площади, сбрасываемых в реку сточных вод, на испарение; К — коэффициент деструкции;? — площадь поперечного сечения потока; х — расстояние между створами.

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

(5.29).

при

где Q0 и Q — начальный и текущий расход в реке; С0, С — начальная и текущая концентрация; Сст — концентрация загрязняющего вещества; qст, qф, qи - удельные расходы воды сточных вод, фильтрации из русла и испарения.

Порядок расчета норматива ПДС загрязняющих веществ для водохозяйственных районов следующий:

• • расчет норматива ПДС начинается с первого створа. Для этого в зависимости (5.29) величина С приравнивается к Спдк, а искомой величиной является CjQj;
• • 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 Спдк;
• • нормативы ПДС загрязняющих веществ во всех створах, кроме первого, рассчитываются по зависимости

(5.30).

где Qк и Qк-1 — расчетные расходы воды в водном объекте в створах К и К — 1.