НОРМУВАННЯ ЯКОСТІ ПРИРОДНИХ ВОДОЙМИЩ
При розгляданні питань охорони гідросфери виникає необхідність розрахунків параметрів шкідливих речовин у природні водойми, оцінки якості природної води, а також розрахунку необхідного ступеня очистки стічних вод перед їх скиданням у водойми.
6.1 Визначення концентрації шкідливих речовин у природних водоймах
і стічних водах
Умови випуску стічних вод у водойми визначаються «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами». Згідно цим правилам для речовин, що забруднюють водні об’єкти, встановлено відокремлене нормування в залежності від категорії водокористування: господарсько-питного та рибогосподарського призначення.
Принцип гігієнічного нормування передбачає, що при одночасній присутності у воді декількох шкідливих речовин речовини одного ЛПШ проявляють адитивну дію, тобто сума відношень концентрацій (с1, с2 … сn) кожної речовини до відповідного ГДК не повинна перевищувати одиниці.
Приклад 6.1.1. У водоймі рибогосподарського призначення потрапляють з різних промислових підприємств 1000 м3/год стічних вод. В одному зі стоків містяться нафтопродукти з концентрацією 0,2 мг/л, а кількість цього стоку складає 200 м3/год. Чи буде в загальному стоці спостерігатись перевищення ГДК?
Розв’язання.
1. Визначаємо загальну масу нафтопродуктів, які містяться у стоках:
мг/год.
2. Знаходимо концентрацію нафтопродуктів у загальному стоці:
Порівнюючи розраховане значення концентрації нафтопродуктів у стічних водах зі значенням ГДКвр, яке складає 0,05 мг/л (табл..6.1), видно, що концентрація нафтопродуктів у стічній воді не перевищує ГДКрг . Тому немає необхідності очистки стічних вод перед їх скиданням у природну водойму.
Приклад 6.1.2 У водойму господарсько-побутового призначення потрапляє стічна вода, яка містить аніони NO3- з концентрацією 20 мг/л, інсектицид ДДТ з концентрацією 0,05 мг/л та ртуть з концентрацією 0,0003 мг/л. Чи є необхідність розбавляти дану стічну воду чистою перед скиданням у природну водойму і, якщо так, то в якій кількості?
Розв’язання. Всі забруднювачі належать до однієї групи ЛПШ (табл. 6.1)
і проявляють адитивну дію. Розв’язок задачі починаємо з розрахунку коефіцієнту q:
Розраховане значення коефіцієнту q>1, тобто сумарна дія речовин у зазначених концентраціях є небезпечною. Це зумовлює необхідність додаткової очистки стічної води або її розведення чистою водою для приведення концентрацій шкідливих речовин до значень ГДК. Розраховане значення коефіцієнту q прирівнюють до значення коефіцієнту розведення Кр.
Отже, тому стічну воду перед її скиданням у природну водойму господарсько-питного призначення необхідно розбавляти чистою у 1,5 рази.
Приклад 6.1.3. У водоймі рибогосподарського призначення виявлені нафтопродукти з концентрацією 0,125 мг/л і СПАР у кількості 0,215 мг/л. Чи припустима така кількість домішок забруднювачів з точки зору санітарно-гігієнічних вимог?
Розв’язання. Згідно табл. 6.1 відомо, що нафтопродукти і СПАР не належать до одного ЛПШ і адитивну дію не проявляють. При надходженні у водойму забруднюючих речовин, що не належать до одного ЛПШ, відношення концентрацій кожної речовини у розрахунковому створі до відповідних ГДК не повинні перевищувати одиниці, тобто Сн/ГДК£1 і ССПАР/ГДКСПАР£1.
Перевіряємо, чи виконується ця умова:
Таким чином, вміст домішок нафтопродуктів з точки зору санітарно-гігієнічних вимог недопустимий, а вміст домішок СПАР – припустимий.
Приклад 6.1.4. Визначити, через скільки діб концентрація домішок у воді водойми стане рівною або меншою 1ГДК, якщо після скидання стічної води підприємством концентрація домішок дорівнювала Со=32000ГДК, а за рахунок самоочищення водойми концентрація домішки кожної доби зменшується в
2 рази.
Розв’язання. 1. Концентрація домішки у водоймі в кінці першої та другої доби буде дорівнювати :
де q – добова знижка концентрації домішки.
2. Концентрація домішок в кінці n-ї доби:
Тоді 
6.1.1 Задачі для самостійного розв’язання
Задача 1. Дайте оцінку якості води у водоймі господарсько-побутового призначення, якщо концентрація катіонів нікелю дорівнює 0,06 мг/л, а ртуті – 0,0003 мг/л.
Задача 2. У водойму господарсько-побутового призначення потрапляє стічна вода, яка містить метанол з концентрацією 2,0 мг/л, формальдегід з концентрацією 0,005 мг/л та нітрати з концентрацією 3,5 мг/л. Чи є необхідність розбавляти дану стічну воду чистою перед скиданням у природну водойму і, якщо так, то в якій кількості?
Задача 3. Дайте оцінку якості води у водоймі господарсько-побутового призначення, якщо відомо, що проба води містить кадмій з концентрацією 0,0007 мг/л і миш’як з концентрацією 10 мг/м3.
Задача 4. Дайте оцінку якості води у водоймі господарсько-побутового призначення, якщо відомо, що проба води містить ДДТ з концентрацією 0,07 мг/л і суміш фреонів з концентрацією 4 г/м3.
Задача 5. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить аміак з концентрацією 0,032 мг/л і формальдегід з концентрацією 0,02 мг/л.
Задача 6. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить нафту багатосіркову з концентрацією 0,04 мг/л і фенол з концентрацією 0,3 мкг/л.
Задача 7. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить ацетон з концентрацією 1,5 мг/л, дихлоретан з концентрацією 1 мг/л та пропаном з концентрацією 0,1 мг/л.
Задача 8. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить залізо з концентрацією 0,06 мг/л, трьохвалентний хром з концентрацією 0,003 мг/л і фенол з концентрацією 0,0005 мг/л.
Задача 9. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить суміш формальдегіду, метанолу, цинку і нафти багатосіркової з концентрацією 0,05 мг/л кожний.
Задача 10. Дайте оцінку якості води у водоймі рибогосподарського призначення, якщо проба води містить кадмій і трьохвалентний хром з концентрацією 0,003 мг/л кожний.
Задача 11. В воді водного об’єкту, який використовується для рибогосподарських цілей, виявлено цинк з концентрацією 0,007 мг/л і аміак з концентрацією 0,0012 мг/л. Чи припустимий такий вміст домішок з точки зору санітарно-гігієнічних потреб?
Задача 12. В воді водного об’єкта господарсько-побутового призначення виявлені нітрати з концентрацією 1,5 мг/л та СПАР у кількості 0,5 мг/л. Чи припустимий такий вміст домішок з точки зору санітарно-гігієнічних потреб?
Задача 13. В воді водного об’єкту, який використовується для рибогосподарських цілей, виявлено формальдегід з концентраціє 0,047 мг/л і метанол з концентрацією 0,025 мг/л. Чи припустимий такий вміст домішок з точки зору санітарно-гігієнічних потреб?
Задача 14. В воді водного об’єкта господарсько-побутового призначення виявлені залізо з концентрацією 0,2 мг/л та мідь з концентрацією 0,75 мг/л. Чи припустимий такий вміст домішок з точки зору санітарно-гігієнічних потреб?
Таблиця 6.1 – ПДК і ЛПШ шкідливих речовин у водних об’єктах
| Речовина | Водні об’єкти господарсько-побутового призначення | Водні об’єкти рибогосподарського призначення | ||
| ГДКв, мг/л | ЛПШ | ГДКвр, мг/л | ЛПШ | |
| Аміак | 2,0 | з.-с. | 0,05 | т. |
| Ацетон | 2,0 | з.-с. | 0,05 | т. |
| Бензол | 0,5 | с.-т. | 0,5 | т. |
| ДДТ | 0,1 | с.-т. | відс. | т. |
| Дихлоретан | 2,0 | орг. | відс. | т. |
| Залізо | 0,3 | орг. | 0,1 | т. |
| Кадмій | 0,001 | с.-т. | 0,005 | т. |
| Марганець | 0,1 | орг. | 0,01 | т. |
| Мідь | 1,0 | орг. | 0,001 | т. |
| Метанол | 3,0 | с.-т. | 0,1 | т. |
| Миш’як | 0,05 | с.-т. | 0,01 | т. |
| Нафта багатосіркова | 0,1 | орг. | 0,05 | р.-г. |
| Нітрати (за NO3-) | с.-т. | т. | ||
| Нікель | 0,1 | с.-т. | 0,01 | т. |
| Пропанол | 0,25 | орг.. | відс. | т. |
| Ртуть | 0,0005 | с.-т. | відс. | т. |
| Свинець | 0,03 | с.-т. | 0,006 | о.-с. |
| СПАР | 0,5 | орг.. | 0,5 | т. |
| Сульфати | орг. | с.-т. | ||
| Фенол | 0,001 | орг. | 0,001 | р.-г. |
| Формальдегід | 0,05 | с.-т. | 0,1 | т. |
| Фосфати | 3,5 | орг. | 0,05 | с.-т. |
| Фреони | 10,0 | с.-т. | відс. | т. |
| Хлориди | орг. | с.-т. | ||
| Хром (+3) | 0,5 | с.-т. | 0,005 | т. |
| Цинк | 1,0 | з.-с. | 0,1 | т. |
Умовні позначення ЛПШ: з.-с. – загальносанітарний; с.-т. – санітарно-токсикологічний; орг. – органолептичний; т. – токсикологічний; р.-г. – рибогосподарський
Задача 15. На багатоступеневу мембранну установку подають воду, в якій вміст солей перевищує норму ГДК у 40 разів. Визначити, скільки ступенів необхідно мати на мембранній установці для зниження концентрації солей в 40 разів, якщо після кожного ступеня концентрація солі знижується на 20 %?
Задача 16. Розрахувати, у скільки разів концентрація фенолу буде перевищувати ГДК, якщо у водоймі місткістю 10000 м3 зі стічними водами коксохімзаводу було скинуто 47 кг фенолу. ГДК фенолу біля місць водокористування складає 0,001 мг/л.
Задача 17. У водойму господарсько-питного призначення поступає стічні води з 3-х різних джерел у кількості: 1-й – 500 л/год, 2-й та 3-й – по 500 м3/год кожний. Концентрація катіонів заліза складає у першому стоці – 20 мг/л, а кількість заліза другого стоку складає 0,24 кг/ год. Третій стік забруднений нітратами з концентрацією 90 мг/л.
Чи буде спостерігатися в загальному стоці (після змішання) перевищення норм ГДК по залізу та нітратам, якщо їх величини ГДК складають 0,3 мг/л та 45 мг/л відповідно?
Задача 18. Газовий потік очищується від домішок в абсорбері технічною водою, витрата якої дорівнює 2 м3/год. Витрата газового потоку – 10 м3/год, концентрація домішок на вході до абсорберу – 0,02 г/л, в очищеному газі після абсорбера – 2 мг/л. Стічна вода, що виходить з абсорбера, спрямовується на очищення в БХУ і повинна містити не більше 5 мг/л домішок.
Визначити, чи забезпечує даний абсорбер вказані вимоги до стічної води і, якщо ні, то скільки технічної води необхідно додати до стічної води, щоб концентрація домішок не перевищувала 5 мг/л?
Задача 19. В результаті аварійного викиду хмара парів сірководню об’ємом 300 м3 та густиною 1,539×10-3 г/мл повністю розчинилася у найближчому ставку об’ємом 5×10-6 м3.
Чи можна воду з цього ставку використовувати для господарських цілей, якщо ГДК по H2S дорівнює 0,003 мг/л?
Задача 20. У річці з баржі пролито нафту, яка дала пляму радіусом 50 м з товщиною плівки 5 см. Частина нафти розчинилася у воді, при цьому концентрація її на глибині до 2 м досягла 0,1 г/л. Фонова концентрація нафти дорівнює 0,05 г/л. Визначити, скільки нафти було пролито з баржі, якщо її густина дорівнює 0,9 г/л?
Задача 21. Гази, що відходять, містять 0,01 мг/м3 фенолу і 0,027 ppm сірководню, у кількості 100 м3/ч при нормальному тиску і температурі 46оС і проходять санітарне очищення в абсорбері технічною водою (2 м3), в результаті якої концентрація фенолу знижується на 60%, а H2S – на 50%.
Чи забезпечує абсорбер очищення газів до норм ГДК, і, якщо ні, то скільки чистого повітря необхідно додати, щоб очищений газ можна було б скинути в атмосферу.
Аналогічні розрахунки виконати для стічної води, що містить фенол та сірководень. При розрахунках врахувати ефект сумації.
ГДК у повітрі: фенол – 0,01 мг/м3, сірководень – 0,008 мг/м3.
ГДК сполук у воді приведено у табл. 6.1