< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Оценка выполнения требований экологических и санитарных критериев для гидросферы региона

Материалы изложенные в предыдущем разделе дают возможность оценить антропогенную нагрузку, оказываемую на морские воды региона отдельным предприятием - загрязнителем. Данная оценка позволяет наметить первоочередные задачи при планировании проверок предприятий природоохранными органами и контроль при разработке мероприятий по снижению нагрузки на морскую среду. Действия по снижению нагрузки предприятием можно отнести к экологическим мероприятиям.

Однако достаточно часто подобные мероприятия могут быть связаны со слишком большими затратами. При их проведении, например — снижение сбросов органических веществ на 100 тонн в год, затраты слишком высоки и экономически нецелесообразны. То есть нарушается баланс между экологическими требованиями и экономическими показателями. Поэтому возникает вопрос о достаточности выдвигаемых в пределах нормативной документации требований по предельно - допустимым сбросам (ПДС) для каждого отдельно взятого загрязняющего вещества или требуется проведение дополнительных мероприятий, связанных с дополнительными расходами. Оценка необходимости проведения дополнительных мероприятий по снижению нагрузки или отсутствия этой необходимости должна быть проведена как по экологическим так и по санитарным критериям. Рассмотрим данные критерии, используемые при оценке необходимости проведения дополнительных природоохранных мероприятий.

Экологические и санитарные критерии

Основой для разработки экологических критериев загрязнения гидросферы и в частности морских вод является понятие импеданса, определяемое зависимостью (28). Импеданс или степень сопротивления загрязнению гидросферы должен включать в себя по мнению авторов две составляющих. Первая составляющая определяется параметрами рассеивания загрязняющих веществ, зависящими от внешних условий выпуска сточных вод. Учет этих условий осуществляется в государственных нормативных руководящих документах. Одним из основных из указанных документов является [8]. Вторая составляющая импеданса, которая определяет способность водоема к самоочищению, зависит от внешних природных факторов среды куда сбрасываются сточные воды. Данные факторы описываются в многочисленной научной литературе [49], [55], [70], [85]. В настоящее время факторы второй составляющей формально учитываются в государственных нормативных документах и будут рассмотрены далее. Рассмотрим факторы первой составляющей импеданса.

Причиной рассмотрения указанных факторов является то, что импеданс гидросферы в зависимости от внешних факторов сброса различен. Поэтому для оценки выполнения экологических критериев сброса к которым относятся величины допустимой (ДАН) и предельной (ПАН) антропогенних загрузок необходимо рассматривать сбросы загрязненных вод с одинаковыми или близкими внешними условиями выпусков. В этом случае импеданс района сброса сточных вод будет зависеть только от мощности сброса ЗВ и появляется возможность построить однопараметрическую зависимость импеданса района выпуска от мощности сброса загрязнений. Проведем анализ внешних факторов сброса влияющих на величину импеданса.

Основным параметром, определяющим величину импеданса является концентрация загрязняющих веществ в поверхностных водах моря в районе выпуска. При фиксированной мощности сброса загрязнений ¥у (г / с) данная величина и определяет величину импеданса [8]. В соответствии с Инструкцией основным параметром влияющими на величину концентрации является кратность общего разбавления сточных вод в море при их переносе течением от места выпуска до контрольного створа. Данная величина определяется как

где пн ,п 0 — кратности, начального и основного разбавления соответственно.

Кратность общего разбавления зависит от гидрологических условий района расположения выпуска сточных вод и его конструктивных характеристик.

Кратность начального разбавления в зоне начального разбавления не зависит от типа выпуска (сосредоточенный или рассеивающий). На процесс смешения сточных вод с водами моря в этой зоне решающее значение оказывают силы плавучести, если плотность сточных вод существенно отличается от плотности морской воды. Методы определения кратности начального разбавления зависят от числа Фруда (), которое рассчитывают по формуле

где g — ускорение свободного падения, м/с ; с10 — диаметр выпускного отверстия, м; рм — плотность морской воды в месте сброса, т/м3 ; рсв — плотность сточной воды, т/м3 ;

Усв — скорость вытекания сточной воды из отверстия, м/С. Значение V находят из выражения

где q — расход сточных вод, м /с;

ІМ^тв — количество выпускных отверстий оголовка выпуска (для

сосредоточенного выпуска N отв =1);

Варианты расчета величины кратности начального разбавления п н приведены ниже.

Задача 1.

Сточная вода легче морской воды (рсв <рм ) и выполняется условие

где Н в — расстояние по вертикали от оголовка выпуска до поверхности моря, м;

Бг — число Фруда, определяется по формуле (97); В этом случае, расчет кратности начального разбавления п н проводят по формуле Рама -Цедервала

В выражении (100) используются те же обозначения, что и в неравенстве (99). Задача 2.

Сточная вода тяжелее морской (рсв >рм ) и выполняется условие

где X — угол вытекания потока сточных вод из выпускного отверстия относительно горизонта, град;

Fr, Hв, d0 — то же, что и в зависимости (97) и неравенстве (99).

Определение величины n н проводят по формуле М.М. Лаптева nH = 0,524 х (sinх)05 х (1 - 0,06316 х sin2 % - 0,1583 х sin4 х) (102) где X — Т° же, 4X0 и в неравенстве (101).

Задача 3.

Сточная вода легче морской воды (рсв^рм ), но не выполняется условие (99) или сточная вода тяжелее морской воды (рсв>рм), но не выполняется условие (101) или плотность сточной воды равна плотности морской воды в месте сброса (рсв =рм ).

Расчет кратности начального разбавления производится по методу М.М. Лаптева.

На первом этапе рассчитывается отношение

где Им — скорость морского течения, м/С .

На втором этапе определяется диаметр загрязненного пятна сС, м, в этом створе

где АУ — величина, определяемая равенством (103); т — величина, рассчитываемая по формуле

где Усв, ТТМ — то же, что в выражении (97) и (103).

Если (1 >- Иср , причем Ыср — средняя глубина моря вблизи выпуска, то считают, что (1 = Иср и окончательно расчет кратности начального разбавления п н проводят по формуле

где т — величина, рассчитываемая по формуле (105);

(1 — безразмерная величина, определяемая отношением (1 = ((/с^ (1 — диаметр загрязненного пятна, м;

В соответствии с зависимостью (96) общее разбавление загрязненных сточных вод определяется так же и величиной кратности основного разбавления па. Рассмотрим параметры от которых зависит данная величина. Для сосредоточенного выпуска сточных вод кратность основного разбавления рассчитывается из выражения

где Ф(Х^ — функция, которая может принимать следующие два значения:

Ф(^) = Хх, если Х1 < 1; Ф(^) = (Х1)0,5, если Хх >-1;

Х1 — безразмерная величина, вычисляемая по формуле

где X* ,Х0 — параметры сопряжения, м.

у0 — параметр влияния ближайшего берега на кратность основного разбавления;

Z2 — параметр, определяемый из уравнения

где q — расход сточных вод, м 3/с;

п н — кратность начального разбавления; им — скорость морского течения, м/с;

Н — средняя глубина моря в районе выпуска, причем 1,5 < Н < 50м;

Ов — коэффициент вертикальной турбулентной диффузии, м2/С ; Ог — коэффициент горизонтальной турбулентной диффузии, м2/С . Параметр сопряжения X рассчитывается по формуле

где Им, Н , О в — то же, что в выражении (109).

Значение параметра Х0 находится в зависимости от величины Z2.

где Z2 — параметр, определяемый из уравнения (109);

X — тоже, чтов выражении (110);

1п — длина начального участка разбавления, м.

Параметр влияния ближайшего берега на кратность основного разбавления у0 вычисляют из уравнения

где Им, Ог — то же, что в выражении (109);

Х0 — параметр сопряжения, рассчитывается по формулам (111) или (112);

  • 1 — расстояние от места выпуска до контрольного створа, м;
  • 10 — расстояние от места выпуска до ближайшего берега, м.

Длина начального участка разбавления 1п в равенствах (111) и (112) определяется из выражения

где сС0, сС — то же, что в отношениях (97 и (104) соответственно;

т — величина, рассчитываемая по формуле (105).

Коэффициент вертикальной турбулентной диффузии О в, м2/с определяется зависимостью

где V — характерная минимальная скорость ветра в поверхностном слое атмосферы 95% обеспеченности (определяется по данным гидрометеослужбы), м/с;

Н — средняя глубина моря в районе выпуска, причем 1,5 < Н < 50м;

С0...С7 — коэффициенты, определяемые по таблице и зависят от скорости ветра [8].

Коэффициент горизонтальной турбулентной диффузии Ог, м2/с описывается зависимостью

где Им — характерная минимальная скорость морских течений, определяется гидрометеослужбой в контрольных створах исследуемого объекта.

Зависимости, приведенные выше, используются в том случае, если сточные воды переносятся течением от места сброса до контрольного створа вдоль берега. При произвольном направлении течения, зависимость (107) упрощается и принимает вид при значении у0 = 1.

Рассмотрим вторую составляющую выражения для импеданса гидросферы, определяемой природным самоочищением прибрежных вод моря в местах выпусков. В соответствии с [8] эффект самоочищения для прибрежной зоны моря эквивалентен дополнительному разбавлению сточных вод. Поэтому при расчете концентрации неконсервативного (превращающегося в процессе сброса и растворения в другой ингредиент) вещества для вычисления кратности основного разбавления вместо зависимости (107) используется выражение

где Ф(Х1), у0, Ъ2 — то же, что в уравнении (107);

К — коэффициент, учитывающий неконсервативность веществ, 1/ сутки;

Х0 — то же, что в зависимостях (111) и (112); им — скорость морского течения, м/ С;

Исходя из сказанного к факторам, определяющим условия выпуска сточных вод и их самоочищения в прибрежных водах моря относятся:

  • 1. рсв — плотность сточной воды, т/м3 ;
  • 2. ё0 — диаметр выпускного отверстия сточной воды, м;
  • 3. Усв — скорость вытекания сточной воды из отверстия, м/с.
  • 4. q — расход сточных вод, м 3/с;
  • 5. % — угол вытекания потока сточных вод из выпускного отверстия относительно горизонта, град;
  • 5. Нв — расстояние по вертикали от оголовка выпуска до поверхности моря, м;
  • 6. Нср — средняя глубина моря вблизи выпуска.
  • 7. 10 — расстояние от места выпуска до ближайшего берега, м;
  • 8. Им — скорость морского течения, м/ С;
  • 9. V — характерная минимальная скорость ветра в поверхностном

слое атмосферы 95% обеспеченности (определяется по данным гидрометеослужбы), м/с;

  • 10. имин — характерная минимальная скорость морских течений, определяется гидрометеослужбой в контрольных створах исследуемого объекта.
  • 11. К — коэффициент, учитывающий неконсервативность сбрасываемых загрязняющих веществ, 1/ сутки;

Из комплекса данных, состоящего из одиннадцати перечисленных факторов, в наибольшей степени наблюдается несовпадение характеристик с другими выпусками у сбросов КОС №1 (таблица 44).

Таблица 44 - Характеристики выпусков сточных вод предприятий - загрязнителей в акваторию города Севастополя (сводные данные)

Характеристики выпусков сточных вод предприятий - за¬грязнителей в акваторию города Севастополя (сводные данные)

Примечание: выпуски с малыми величинами СУАН (// -< 0эбГ) не рассматривались.

К основным различиям в условиях выпусков загрязненных сточных вод КОС №1 с другими выпусками в морскую акваторию региона относятся следующие факторы: q — расход сточных вод; Нв — расстояние по вертикали от оголовка выпуска до поверхности моря; Н ср — средняя глубина моря вблизи выпуска и 10 — расстояние от места выпуска до ближайшего берега. Из-за большой разницы в перечисленных факторах между выпуском КОС №1 КП "Севгорводоканал" и остальными, приведенными в таблице 44 выпусками региона, импеданс загрязнению гидросферы различен. Поэтому при построении графиков зависимости импеданса от величины техногенной нагрузки на основе экспериментально - расчетных данных по величинам концентраций ЗВ в районе выпуска и мощности сброса ЗВ в течении года выпуск КОС №1 не рассматривается (рисунки 20 - 26). С целью выяснения вопроса о необходимости разработки и проведения дополнительных мероприятий по очистке сточных вод городской канализации установим факт выполнения экологических и санитарных критериев при сбросе вод в акваторию моря. В качестве примера рассмотрим работу канализационных очистных сооружений №2 КП "Севгорводоканал". Определению будут полежать следующие три загрязняющие вещества, характеризующие хозяйственно -бытовые стоки Северной стороны Севастополя, а именно: взвешенные вещества, органические вещества и шмонийный азот.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >