Спуск промышленных сточных вод в открытые водоемы

Для поддержания чистоты водоема необходимо, чтобы поступающие в него сточные воды не могли нарушить нормальное биологическое равновесие при самом низком уровне воды и отрицательно повлиять на жизнь микроорганизмов. Допустимые пределы нагрузок можно ориентировочно подсчитать на основании аналитических и производственных данных. Для этого необходимо знать:

- расход воды (мощность водоема),

- количество и концентрацию сточных вод,

- аналитические данные по содержанию кислорода в воде.

Определение мощности воды зависит от уровня воды на основе многолетних замеров. Данные о мощности водоема большей частью имеются, при отсутствии же их можно подсчитать приблизительно, определив количество воды в водоеме и количество сбрасываемых сточных вод. Часто при определении нагрузки на водоем за основу принимают средний и ниже среднего уровеня воды в водоеме.

Количество сточных вод зачастую можно определить по количеству воды, потребляемой предприятием. При расчетах следует учитывать суточный спуск сточных вод. Концентрация сточных вод определяется путем анализа. Степень загрязнения водоемов солями и веществами, обусловливающих жесткость воды, определяется простым расчетом, исходя из количества солей и мощности водоема. Норма загрязнения водоема солями и механическими примесями устанавливается в зависимости от назначения водоема. Большое влияние на самоочищение водоема оказывают органические вещества и в первую очередь такие, которые легко разлагаются и поглощают кислород, в результате чего нарушается кислородный баланс водоема.

Аналитическое выражение, касающееся содержания в сточных водах веществ, способных к разложению и окислению, представляет собой биохимическое потребление кислорода. Обычно расход кислорода рассчитывают на 5 дней и в этом случае говорят о «5-дневной биохимической потребности кислорода (БПК₅)».

При определении нагрузок на водоем исходят из многолетних наблюдений, которые показывают, что сохранение нормальной самоочищающей способности зависит от наличия необходимого количества кислорода, растворенного в воде. Последнее считается нормальным в том случае, если расход кислорода на биохимические процессы находится в равновесии с содержанием его в воде и убыль его уравновешивается поглощением новых количеств из атмосферы. Допустимая степень понижения содержания кислорода в воде определяется местным хозяйственным назначением водоема, поэтому нельзя устанавливать одну общую норму для всех водоемов. Принимая это во внимание, водоемы подразделяют по размерам и характеру использования на категории, для которых устанавливают минимальные требования на качество воды.

Содержание кислорода в воде зависит от температуры и атмосферного давления. На растворимость кислорода в воде влияет также присутствие солей, однако для пресноводных водоемов это не имеет большого значения. Поглощение кислорода из воздуха зависит от вида водоема, от его уклона, величины водной поверхности, действия ветра, волн, но главным образом от дефицита кислорода. Под дефицитом кислорода понимается разница между насыщенным и фактическим содержанием растворенного в воде кислорода при данной температуре. Чем больше дефицит, тем сильнее происходит поглощение кислорода из воздуха. Загрязнение водоемов нефтепродуктами сильно снижает поглощение кислорода. Поглощение кислорода водными растениями в результате ассимиляции может принять значительные размеры, однако ввиду неопределенности показателя этого явления оно не может быть принято во внимание как расчетная величина. Кроме того, в период наибольшего цветения водоемов, особенно в темное время суток, происходит значительное поглощение кислорода. Это обстоятельство, в свою очередь, может привести к благоприятным последствиям и увеличить поступление кислорода.

Для приблизительных расчетов допустимых нагрузок при­нимают температуру 20° С.

Расчет производится следующим образом:

1. Определение суточного количества кислорода. Содержание О₂ в 1 м³ водоема умножается на ежедневный расход воды при наинизшем уровне воды. При этом для рыбохозяйственных водоемов степень насыщения должна быть, по меньшей мере, 50%. Для водоемов хозяйственно-питьевого снабжения, где поддерживается нормальная самоочищающая способность, необходимо рассчитывать на 75%-ную степень насыщения. К этому необходимо еще прибавить количество кислорода, поглощаемого из воздуха, за вычетом собственного дневного расхода водой.

2. Определение суточного количества кислорода, поглощаемого из воздуха. Дневной путь реки ^х ширина реки ^х коэффи­циент поглощения кислорода.

3. Потребность кислорода ежедневно спу­скаемых сточных вод равна в первый день 0,3 ^х БПК₅ сточной воды ^х 24-часовой расход сточной воды.

При заиленных водоемах к этому значению следует прибавить расход кислорода донным илом. Обычно эта величина незначи­тельна, так как вода соприкасается только с верхними слоями ила, а из глубинных слоев ила, находящихся в анаэробных условиях, поглощает только выделяющиеся газы.

При низком уровне воды в водоеме могут произойти серьезные последствия для кислородного баланса. Существующее количество кислорода определяет границы нагрузки.

Если нагрузка на водоем превышает суточный расход кисло­рода поступающими сточными водами и донным илом, тогда приходится иметь дело с нарушением кислородного баланса и вытекающими отсюда последствиями.

Оценка расчетов:

Полученные данные являются лишь как основные и не могут служить для точного определения влияния сточных вод на кислородный баланс водоема. Расчеты основываются главным образом на лабораторных исследованиях, в которых естественные условия хотя и соблюдаются, но не могут быть полностью воспроизведены. Фактические наблюдения за самоочищающей способностью водоемов, в которые сточные воды, содержащие органические вещества, поступают постоянно, в определенных количествах и определенном составе и где мир организмов приспосабливается к изменениям условий жизни, показывают, что все биологические процессы протекают здесь в более короткие сроки, чем и лабораторных условиях. Соответ­ственно и потребление кислорода в естественных условиях становится выше.

В том случае, когда снижение кислорода в воде будет значи­тельным и его концентрация будет доходить до едва допустимых пределов, нужно осторожно подходить к сбросу сточных вод в данный водоем. Следует помнить о том, что расчеты делаются на основании городских сточных вод. Промышленные сточные воды, содержащие органические ве­щества, при аэробном разложении часто проявляют отклонения от вышеуказанных наблюдений и расчетов.

В итоге следует отметить, что влияние сточных вод на кисло­родный режим водоема не является единственным и решающим фактором и что при решении вопроса о возможности сброса сточ­ных вод следует учитывать другие факторы, как например, насыщенность водоема грибками, илом, отравляющими вещест­вами, солями и т. д.

Общее количество воды в водоеме при наинизшем уровне может, конечно, учитываться лишь при том условии, что сточные воды сразу же после спуска распределятся равномерно по всей массе. Такая равномерность спуска сточных вод в водоем в течение суток создает благоприятные условия для их раз­бавления. Но в больших водоемах это не всегда наблюдается.

В особых случаях можно приспособить количество сточных вод, спускаемых в водоем, к количеству воды в водоеме, т. е. с понижением уровня воды в водоеме уменьшать нагрузку, и на­оборот. Для этой цели устраивают сборники, емкость которых лег­ко рассчитать, если имеются данные о количестве воды в водоеме.

Дело обстоит иначе, если спуск сточных вод производится в маловодный бассейн, который, в свою очередь, впадает в более многоводный, имеющий лучшие условия для разбавления сточ­ных вод. В таких случаях имеет смысл производить периодиче­скую подачу сточных вод в водоем с предварительной обработкой их хлорной известью. Этим ослабляется влияние сточных вод на водоем, так как короткие периоды загрязнения водоема сменяются более длительными периодами состояния чистоты, когда спуск сточных вод прекращается.