Геоэкологическое условие водоотведения г. Муравленко

Общепринятой классификации сточных вод не существует. Выделяют различные виды загрязнений природных вод: минеральные, органические, биологические.

Минеральные загрязнения — это песок, глина, золы и шлаки, растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и минеральных масел, другие неорганические соединения. Они ухудшают физико-химические и органолептические свойства воды, вызывают отравление фауны водоемов. Менее опасны минеральные загрязнения без специфического токсичес­кого действия — взвешенные частицы песка, глины, других пород, но и они ухудшают свойства воды и способствуют заилению водоемов.

Органические загрязнения включают разнообразные вещества рас­тительного и животного происхождения (остатки растений, овощей, плодов, живых тканей, клеевых веществ и т. д.). К этой группе относят­ся смолы, фенолы, красители, спирты, альдегиды, нафтеновые кислоты, серо- и хлорсодержащие органические соединения, различные пестициды, смываемые в водоемы с сельскохозяйственных угодий, синтети­ческие поверхностно-активные вещества и многое другое.

Биологические загрязнения (болезнетворные бактерии и вирусы, воз­будители инфекций) попадают в водоемы с бытовыми сточными водами, а также стоками некоторых производств, в том числе и с животноводчес­ких ферм и комплексов. Использование такой воды для питья, бытовых нужд приводит к заболеванию холерой, инфекционным гепатитом, ди­зентерией, брюшным тифом, различными видами гельминтов и т. д.

Соотношение между отдельными видами загрязняющих примесей в различных водоемах бывает разным и зависит от объемов и специфи­ки поступающих в него стоков, характера и степени загрязненности атмосферы и проводимых воздухо- и водоохранных мероприятий (Калинин В.М.).

Разнородность состава загрязнений сточных вод и действующие явления диссипации при изменении энергетического состояния системы способствуют тому, что стопроцентная очистка сточных вод невозможна, и поэтому она регламентируется значениями предельно допустимых концентраций (ПДК) (Воронов, Яковлев, 2006).

Классификация сточных вод может быть также выполнена в зависимости наличия или отсутствия токсических веществ: нетоксичные и токсичные.

Все указанные выше сточные воды требуют обязательной очистки при их отведении в открытые водоемы, так как в них содержатся различные загрязняющие вещества в концентрациях, значительно превышающих предельно допустимые.

Система водоотведения − это технологический прием объединения или разъединения потоков сточных вод различного происхождения. В мировом историческом опыте строительства водоотводящих систем просматриваются различные тенденции их развития. В практике были распространены общесплавные и комбинированные системы. Раздельные системы подразделяются на полные раздельные, неполные раздельные и полураздельные (Андреева, Андреев, 2005).

1.2. Теоретические основы использования болот для очистки сточных вод

В действующих законодательных актах по природопользованию не установлен поря­док нормирования сброса сточных вод на болото.

Согласно Водному кодексу [1, ст.11] и изменению №1 к ГОСТ 17.1.1.02-77[6] от 01.07.1987 г., болота относятся к водным объектам – поверхностным водоемам. Процессы природной утилизации поллютантов, их ассимиляция или накопление в болотах, существенно отличаются от процессов самоочище­ния в водотоках и водоемах. Соответственно при нормировании сбросов сточ­ных вод в данный вид водных объектов должна учитываться эта специфика. В действующих законодательных актах по природопользованию принципы нормирования сброса сточных вод на болото четко не обозначе­ны. Наиболее корректным следует признать подход, согласно которому ус­тановление норм допустимого сброса (НДС) при сбросе сточных вод на болото производится с использованием эмпирических показателей фактической самоочищающей способности конкретного болота. Этот подход позволяет учитывать спе­цифику болот для ведения рационального природопользования.

В ряде регионов России, характеризующихся высокой заболоченнос­тью, использование болот в качестве водоприемников недостаточно очищен­ных сточных вод получило широкое распространение. Болотный участок при этом рассматривается с утилитарной точки зрения − как природный буфер, дополнительный блок доочистки, гаситель аварийных сбросов, а сброс сточ­ных вод осуществляется без надлежащей оценки их влияния на устойчивость функционирования болотных экосистем (Носаль, 1999).

По мере движения по болотному массиву, до поступления в основ­ной водоприемник-водоток, дренирующий болотный участок, концентрации загрязняющих веществ в сточных водах претерпевают значительные транс­формации. Болотная экосистема «мобилизует» силы, противодействующие нарушению природных условий, и стремится вернуться в первоначальное состояние. Эта способность болот называется самоочищающей и определя­ется совокупностью природных процессов, направленных на восстановле­ние экологического благополучия болотной экосистемы. Степень устойчи­вости болотных систем к воздействию внешних факторов, в том числе и сточ­ных вод, прямо пропорциональна их массе (Лисс,1981).

Самоочищающая способность болота оценивается по коэффициен­ту самоочищения или трансформации отдельных загрязняющих веществ, который определяется как отношение начальной концентрации ингредиента на входе в болото (сброс сточных вод) к концентрации на выходе или в про­межуточной точке без рассмотрения внутриболотных процессов.

В течение 10 лет специалистами РосНИИВХ выполнялись исследо­вания по оценке самоочищающей способности болот Урала и Западной Си­бири, которые позволили выявить основные факторы, влияющие на величи­ну коэффициента самоочищающей способности болота, и разработать реко­мендации по порядку и составу необходимых изысканий для установления коэффициента самоочищения  конкретного болота. Наблюдения проводились на действующих выпус­ках сточных вод, и полученные показатели коэффициента самоочищения отражают реакцию адаптиро­ванной болотной экосистемы, испытывающей антропогенную нагрузку в те­чение длительного времени. Из этого можно сделать вывод, что изменение величин коэффициента самоочищения для действующих выпусков при установившемся режиме сброса сточных вод зависит лишь от природных факторов (водности, сезона года и т. п.).

Обобщение многолетних материалов легло в основу разработанных региональных зависимостей и номограмм величины коэффициента самоочи­щающей способности, позволяющих выполнять предварительную оценку коэффициента самоочищения для неизученных болот (Попов, 2000).

Разовые определения коэффициента самоочищения по отдельным показате­лям имеют большой разброс значений даже внутри одного годового цикла. Режим изменения коэффициента самоочищения фактически синхронен режиму водности, чем и обусловлено применение в практике составления норм НДС наименьших осредненных величин за расчетный сезон водности: апрель-май (весна), июнь-сентябрь (вегетативный период), октябрь-март (зима).

Для разработок нормативов допустимого сброса, в силу их специфики, используется ка­кое-то одно реперное значение. Поскольку в соответствии с природоохран­ными требованиями расчет ведется для наиболее неблагоприятного периода года, коэффициента самоочищения должны приниматься за соответствующий период. Однако на прак­тике натурные определения коэффициента самоочищения часто носят разовый характер − по данным одно-двухлетних наблюдений, редко совпадающих с малой водностью. По­этому в зависимости от конкретной ситуации используются либо наименьшие из сезонных величин коэффициента самоочищения (при круглогодичной гидравлической связи тран­зитного участка болота с рекой-водоприемником), либо сезонные величины коэффициента самоочищения, соответствующие лимитирующему периоду на дренирующем водотоке (при связи в теплое время года). При этом предполагается, что полученный коэффициент самоочищения отражает снижение концентраций загрязняю­щих веществ в экстремальных условиях (Носаль, 1999).

К числу наиболее важных факторов, определяющих потенциальную самоочищающую способность болота, относятся фоновые показатели сточ­ных вод. Величина фоновых показателей болотных вод служит своего рода нижней границей возможного снижения концентраций загрязняющих ве­ществ. Если концентрации загрязняющих веществ в сбрасываемых сточных вод меньше фоновых, то по длине транзитного потока наблюдается их рост.

Естественный химический состав болотных вод обусловлен, как пра­вило, географическим положением болота, литологическим составом под­стилающих грунтов и т. д. Однако величина коэффициента самоочищения в большей степени обусловлена не непосред­ственно фоновыми концентрациями в болоте, а разностью между концент­рациями поллютантов в сточных водах и фоновыми показателями.

Другим важным параметром, влияющим на величину коэффициента самоочищающей способности болота, является расстояние до дренирующе­го болото водного объекта (протяженность транзитного потока). Следует от­метить, что определение длины транзитного потока более важно при пост­роении региональных зависимостей, чем при установлении лимитирующей величины коэффициента самоочищения для конкретного болота.

Как показали исследования, именно от этих двух параметров в наи­большей степени зависит величина коэффициента самоочищения. Другие факторы, потенциально влия­ющие на величину самоочищающей способности болота, либо трудно под­даются определению, либо являются малозначимыми, либо косвенно учитываются в используемых показателях.

Для оценки самоочищающей способности конкретного болота предпоч­тительным является проведение двухлетнего комплекса натурных исследова­ний, причем в целях нормирования эти исследования должны выполняться в различные сезоны и включать в себя:

       изучение особенностей прохождения сточных вод через болото, оп­ределение длины транзитного потока;

       систематический отбор проб в характерных точках транзитного по­тока, а также в фоновых точках;

       наблюдение за водным режимом ручьев и рек-приемников;

       эколого-фитоценотическое обследование болота.

Общее описание болота дается на основании справочных, архивных и литературных данных, картографических материалов, аэрофотоснимков, ре­когносцировочного обследования и т. д. Сведения о расходе и качественном составе сбрасываемых сточных вод принимаются для действующих очист­ных сооружений по фактическим данным из формы 2-ТП (Водхоз) за после­дние 2-3 года.

Длина транзитного потока через болотный массив принимается рав­ной расстоянию от места сброса до ближайшего водотока-водоприемника. Указанное расстояние определяется по крупномасштабным топографичес­ким картам или материалам аэрофотосъемки. Длина транзитного потока рас­считывается не по кратчайшему расстоянию, а по сеткам линий стекания. Расчетная сетка линий стекания строится на основе анализа ориентирован­ности элементов болотного микроландшафта (Савельева, 1991).

В существующих длительное время местах сброса сточных вод чаще всего образуется микроручейковая сеть, что позволяет визуально определить направление транзитного потока и привязать его к конкретной линии тока. При осуществлении сброса на осушенное болото длина транзитного потока рассчитывается как протяженность дренажной сети от места сброса до во­доприемника.

Собственно определение величины коэффициента самоочищения производится на основании хи­мических анализов проб воды, отобранных в характерных точках. Таких точек на болоте назначают как минимум три: выпуск сточных вод, фоновая точка, контрольная точка. Периодичность отбора проб − не реже одного раза в месяц. Анализы, количество которых долж­но обеспечивать статистическую достаточность и достоверность получаемых результатов, выполняются только аккредитованными лабораториями.

Фоновая точка выбирается на окрайке болота в зоне активной филь­трации и, по возможности, наличия стока. Для болот, на которые сброс сточ­ных вод уже производится, фоновая точка должна находиться вне зоны ве­роятного влияния выпуска или других источников загрязнения. Назначение точек контроля за фоном на изолированных застойных участках болота, а также устройство специальных приямков и копаней в торфяной толще не рекомендуется. Для действующих выпусков на болото фоновая точка долж­на быть обязательно внесена в график контроля предприятия, проведение отбора проб регламентируется указанным графиком. Определение фона про­изводится по стандартной методике Росгидромета (Гидрометеоиздат, 1983).

Для определения фоновых показателей за основу принимаются сред­негодовые концентрации. При наличии более подробной информации можно раздельно рассматривать средние фоновые показатели за основные сезоны.

Эколого-фитоценотическое обследование проводится в вегетацион­ный период и предусматривает установление размеров зон сукцессии и дег­радации болотных фитоценозов, изучение динамики которых необходимо для оценки возмож­ности изменения величины объемов сброса. При сбросе сточных вод по трас­се их транзита через болотный участок всегда формируется полоса (урочи­ще) с растительностью, характерной для низинного типа болота. Участок с локальным повышением уровня болотных вод и наблюдающейся сукцесси­ей болотного фитоценоза не должен превышать 2-3 % от площади болота. Значимая деградация болотных биоценозов отсутствует, если объем сбра­сываемых сточных вод не превышает 5-10 % от приходной части водного баланса болота. При оценке максимально допустимого объема сброса на болото, особенно для бессточных болот, необходимо выполнить расчет вод­ного баланса в соответствии с рекомендациями (Гидрометеоиздат, 1976).

На основании двухлетних гидрохимических наблюдений, на болоте-водоприемнике определяются сезонные величины коэффициента самоочи­щающей способности (Кс) болота для различных сезонов, а также исходные дан­ные для получения натурных графиков зависимости коэффициента самоочищения от разности концен­траций загрязняющих веществ в сточных водах и фоновых концентраций (Сст – Сф). При расчете  НДС рекомендуется использовать наименьшую из осредненных сезонных вели­чин Кс. Нормативы НДС при сбросе сточных вод на болото устанавливают­ся исходя из требований, предъявляемых к дренирующему болото водопри­емнику, с учетом самоочищающей способности болота на транзитном учас­тке до водоприемника (Носаль, 1999).