Жұмыстың мақсаты: ағынды суларды су ағынына түсірер алдында ШДҚ және қажетті тазарту дәрежесін анықтау әдістерін зерттеу.

Алдын ала түсініктеме.

Адамның өндірістік және тұрмыстық қызметі суды пайдаланумен тығыз байланысты. Пайдаланылған судың көп бөлігі ластаушы заттармен толтырылған ағынды сулар түрінде су объектілеріне қайтарылады.

Ластану сипаты бойынша ағынды сулар құрамында минералды заттар, органикалық заттар немесе екеуі де бар болып бөлінеді.

Минералды заттарға топырақ бөлшектері, кен, шлак, металдар, минералды тұздар, қышқылдар, сілтілер және басқа бейорганикалық заттар жатады.

Органикалық қоспалар өте алуан түрлі және ағынды суларға шикізат қалдықтарының, реагенттер мен өндіріс өнімдерінің, адам мен жануарлардың қалдықтарының, өсімдік тектес заттардың және т.б. түсуіне байланысты түзіледі.Органикалық заттар көміртегі, сутегі, көп жағдайда оттегі мен азот, сонымен қатар күкірт, фосфор, хлор, металдар.

Ластаушы заттар суда көбік, эмульсия түрінде, ірі күйде, коллоидты күйде немесе шынайы ерітінді түрінде болады.

Ағынды сулардың шығу тегі әртүрлі болуы мүмкін, бірақ көп жағдайда өнеркәсіптік ағынды сулар басым. Өндірістік ағынды сулардың үш түрі бар: тұрмыстық, жер үсті және өндірістік.

Тұрмыстық ағынды сулар душ, дәретхана, кір жуу және асханаларды пайдалану кезінде пайда болады.

Жер үсті ағынды сулары өндірістік ғимараттардың аумағында, шатырларында және қабырғаларында жиналған заттар мен материалдарды еріген, жаңбыр немесе суару суларымен шайып тастау нәтижесінде пайда болады.

Өндірістік ағынды сулар технологиялық процестерде суды пайдалану нәтижесінде пайда болады.

Өнеркәсіптік ағынды суларда еріген және суспензияланған қатты заттар, мұнай өнімдері және қалқымалы қалдықтар болады, кейде олардағы судың температурасы жоғары болуы мүмкін. Ағынды суларда кейбір ластаушы заттардың басым болуы олардың шығу тегіне байланысты. Сонымен, тұрмыстық ағынды суларда органикалық заттар басым, соның ішінде. синтетикалық жуғыш заттар, жер үсті ағынды суларында қоқыс, суспензия, мұнай өнімдері көп. Өнеркәсіптік ағынды сулардың құрамы өндіріс профиліне байланысты, ауыр металдар жиі көп мөлшерде кездеседі.

Ағынды сулармен жерүсті су объектілеріне түсетін кез келген ластаушы заттар олардағы судың сапасын нашарлатады. Егер бұл органикалық табиғаттағы заттар болса, онда қабылдау қабатында олар дербес немесе микроорганизмдердің қатысуымен тотыға бастайды, бірақ кез келген жағдайда олардың тотығуы үшін оттегі жұмсалады. Оттегінің биохимиялық қажеттілігі (ОБҚ) деп аталатын нәрсе бар  –  1 литр судағы органикалық заттардың микроорганизмдер-деструкторлармен толық минералдануы үшін қажетті оттегі мөлшері.

Сондықтан ОБҚ судағы органикалық заттардың мөлшерінің өлшемі болып табылады. ОБҚ неғұрлым көп болса, су органикалық заттармен соғұрлым көп ластанады, соғұрлым бұл заттардың тотығуы үшін судың оттегін жұмсау қарқындылығы жоғары болады, ал тірі организмдер - балықтар, шаянтәрізділер, моллюскалар, өсімдіктер мен балдырлар үшін суда оттегі аз қалады. Тірі организмдердің аталған топтарының тіршілік ету жағдайларының нашарлауы су қоймасының өзін-өзі тазарту жылдамдығын төмендетеді, кейде өзін-өзі тазарту толығымен тоқтауы мүмкін, содан кейін су адам мен жануарларға мүлдем жарамсыз болады.

Резервуарға түсетін қоректік заттар (азот, фосфор қосылыстары) оның өзін-өзі тазарту жағдайларының нашарлауына ықпал етеді. Бұл жағдайда су қоймасында көк-жасыл балдырлардың көбеюі жоғарылайды, олар өздерінің тіршілік әрекетімен тірі организмдердің барлық басқа топтарын басады.

Кейбір жағдайларда қыздырылған суды су қоймаларына жіберу судың өзін-өзі тазарту жылдамдығының төмендеуіне ықпал етеді. Оттегінің суда ерігіштігі төмен, ал температура көтерілген сайын ол одан да төмендейді, бұл, әрине, су ағзаларының тіршілік әрекеті үшін жағдайды жақсартпайды және судың өзін-өзі тазартуына ықпал етпейді.

Қоректік заттар мен бірқатар органикалық заттар мен жылу олардың мөлшері белгілі бір шектен асқанда ғана тұщы су экожүйелеріне кедергі болады. Кішігірім көлемде бұл компоненттер кейде осы экожүйелер үшін пайдалы болуы мүмкін. Дегенмен, табиғаты бойынша табиғи экожүйелерге жат басқа да ластаушы заттар бар – бұл ауыр металдар және көптеген синтетикалық заттар. Табиғи экожүйелер мұндай ластаушы заттармен олардың елеусіз концентрациясында ғана төтеп бере алады.

Табиғи су экожүйелерінің ластаушы заттарды бейтараптандыруға уақыты болуы үшін олардың су объектілеріне түсуін шектеу қажет, яғни. кәсіпорындардан тазартылмаған ағынды суларды су объектілеріне жіберуді азайту қажет. Ағынды суларды алдын ала тазарту, яғни. ағынды сулардың ОБҚ-ның айтарлықтай төмендеуіне, қоректік заттардың, ауыр металдардың, қалқымалы заттардың құрамының төмендеуіне, температураның қажетті мәнге дейін төмендеуіне көптеген кәсіпорындарда болуы керек тазарту қондырғыларында қол жеткізіледі.

Ағынды суларды су объектілеріне жібергенге дейін тазартудың қажетті дәрежесі ағынды сулардың құрамы мен шығынына ғана емес, сонымен қатар басқа да көптеген факторларға байланысты: өзендегі су ағыны, оның химиялық құрамы, температурасы, ағынды сулардың ағызылатын жері жағасында немесе орта ағынында), құрылыс жағалаулары, өзеннің иірімдері, су қоймасының шаруашылық мақсаты, суды тұтыну орындарынан ағынды суларды ағызатын жердің қашықтығы және т.б.

Су объектiлерiндегi су сапасының нормативтерiне су қорғау шараларының кешенiн жүзеге асыру арқылы қол жеткiзiледi. Олардың бірі – шекті рұқсат етілген төгінділер

Су объектісіне заттың рұқсат етілетін шекті төгіндісі (ШРТ) – ағынды сулардағы заттың массасы, судың сапасын қамтамасыз ету үшін су объектісінің берілген нүктесінде уақыт бірлігінде белгіленген режиммен ағызуға рұқсат етілген шекті мөлшері. бақылау нүктесінде.

ШРТ әр субстанция үшін жеке белгіленеді. Стандарт толығымен жүктелген жағдайда технологиялық жабдықтың қалыпты жұмыс істеу жағдайлары үшін әзірленген.

ШРТ су объектілеріне ағынды суларды жіберу режимін бақылау үшін пайдаланылады, сонымен қатар су қорғау кешендерін дамыту жоспарлары мен бағдарламаларын әзірлеуде негізгі мақсатты көрсеткіштер ретінде қызмет етеді.

Су сапасын нормалау су объектілеріндегі судың құрамы мен қасиеттері көрсеткіштерінің рұқсат етілген мәндерінің жиынтығын белгілеуден тұрады, оның шегінде халықтың денсаулығы, суды пайдаланудың қолайлы жағдайлары және су объектісінің экологиялық әл-ауқаты қамтамасыз етіледі. сенімді түрде қамтамасыз етіледі. Жер үсті суларының сапасының нормативтері ауыз су, шаруашылық және балық шаруашылығы суларын пайдалану жағдайлары үшін белгіленеді.

Шаруашылық-ауыз суды пайдалану су объектілерін немесе олардың учаскелерін шаруашылық-ауыз сумен жабдықтау көзі ретінде, сондай-ақ тамақ өнеркәсібі кәсіпорындарын сумен жабдықтау үшін пайдалануды қамтиды.

Коммуналдық су пайдалану су объектілерін суға түсу, спортпен айналысу және халықтың демалуы үшін пайдалануды, сондай-ақ елді мекендер шекарасында орналасқан су объектілерін өзге де пайдалануды қамтиды.

Балықтардың, омыртқасыздар мен су сүтқоректілерінің көбеюі, жиналуы және қоныс аударуы үшін пайдаланылатын балық шаруашылығы су айдындары үш санатқа бөлінеді.

Жоғары санатқа балықтардың және басқа да кәсіптік су организмдерінің ерекше бағалы түрлерінің уылдырық шашатын, жаппай қоректенетін және қыстайтын шұңқырларының орындары, сондай-ақ балықтарды, басқа да су жануарлары мен өсімдіктерін жасанды өсіруге және өсіруге арналған кез келген түрдегі шаруашылықтардың қорғалатын аймақтары жатады. .

Бірінші санатқа оттегінің құрамына өте сезімтал бағалы балық түрлерін сақтау және көбейту үшін пайдаланылатын су объектілері жатады.

Екінші санатқа басқа балық шаруашылығы мақсатында пайдаланылатын су объектілері жатады.

Федерацияның субъектісінің құрамындағы су объектісін пайдалану түрлерін оның қоршаған ортаны қорғау органдары айқындайды.

Су объектілеріне арналған су сапасының стандарттары суды пайдаланудың әртүрлі түрлері үшін жер үсті суларының құрамы мен қасиеттеріне қойылатын жалпы талаптарды, сондай-ақ зиянды заттарға арналған ШРК тізбесін қамтиды.

Судағы ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрациясы (ШРК) – белгілі бір орташа уақытқа жатқызылған, мезгіл-мезгіл әсер еткенде немесе адамның бүкіл өмірінде табиғи ортаға теріс тікелей немесе жанама әсер етпейтін ластаушы заттардың максималды концентрациясы. қоршаған орта және адам денсаулығы. Ағынды суларды шаруашылық-тұрмыстық мақсатта пайдаланылатын су объектiлерiне ағызған кезде осы объектiлердiң су сапасының нормативтерi немесе олардың табиғи құрамы мен қасиеттерi жақын маңдағы су пайдалану пунктiнен (су қабылдағыш) 1 км жоғарыда орналасқан учаскеден бастап су ағындарында сақталуы тиiс. шаруашылық-ауыз сумен жабдықтауға, шомылуға, ұйымдастырылған демалыс орындарына, елді мекеннің аумағына және т.б.).

Ағынды суларды балық шаруашылығы су ағындарына ағызған кезде су сапасының нормалары немесе оның табиғи қасиеттері (осы нормативтерден табиғи асып кеткен жағдайда) қоршаған ортаны қорғау органдары әрбір нақты жағдайда белгілейтін бақылау нүктесінен бастап бүкіл су пайдалану аймағында сақталуы тиіс, бірақ сарқынды сулардың ағызылатын жерінен немесе жер үсті суларының басқа ластану көздерінің (тау-кен орындары, су объектілеріндегі жұмыстар және т.б.) орналасқан жерінен 500 м-ден аспайды.

Назар аударыңыз! Төменде келтірілген ШРТ және ағынды суларды тазартудың қажетті дәрежесін есептеу үшін келтірілген формулалар ағынды суларды су ағындарына бөлек ағынмен ағызған жағдайда ғана жарамды, т.б. өзендерге. Барлық басқа жағдайларда басқа есептеулерді қолдану қажет.

 

Тапсырма:

1. Ағынды суларды ОБҚ түзуге қатыспайтын ластаушы заттардан тазарту дәрежесін есептеңіз (қалыпты заттар, ауыр металл иондары, тұздар және т.б.).

Бұл есептеу әрбір зат үшін мына формула бойынша жеке жүргізіледі:

 

 

мұндағы Эi – i-ші ластаушыдан ағынды суларды тазарту дәрежесі,%;

                  Cⁱ _ст – ағынды сулардағы i-ші ластаушы заттардың концентрациясы, мг/л;

                  Cⁱ_ПДС – ағынды сулардағы i-ші ластаушы заттардың өзен суына жіберілгенге дейінгі рұқсат етілген концентрациясы (мг/л), бақылау учаскесіндегі судың стандартты сапасын қамтамасыз етеді, ол өз кезегінде мына формуламен анықталады:

 

                              

 

мұндағы Cⁱ _ПДС – су объектілерінің суындағы i-ші ластаушы заттардың шекті рұқсат етілген концентрациясы, мг/л;

                 Cⁱ_р – өзендегі i-ші ластаушы заттардың концентрациясы (ағынды сулар оған ағызылғанға дейін), мг/л;

                 n – жобалық бөлімдегі ағынды сулардың сұйылту дәрежесі.

Жобалық бөлімдегі ағынды сулардың сұйылту дәрежесі мына формуламен анықталады:

 

                     

 

мұндағы q – ағынды судың шығыны, м³/с;

                Q – өзендегі су шығыны, м³/с;

                γ – жобалық учаскенің ең ластанған ағынындағы қалдық сұйықтықпен өзен ағынының қай бөлігі араласатынын көрсететін араластыру коэффициенті.

 

Араластыру коэффициентінің шамасы сарқынды суларды ағызу жолының бойындағы жобалық мақсатқа дейінгі қашықтыққа, турбулентті диффузияға және өзендегі гидравликалық жағдайларға, соңғысының бұралулығына, ағынды сулардың ағызылатын орнына (жағаға жақын, орта ағын және т.б.), маусым .

Шын мәнінде, 6.2 формуласы өте сирек қолданылады, өйткені оны алу кезінде су ағынының суында бірдей шекті қауіптілік индексі (ШҚИ) бар басқа ластаушы заттар жоқ деп есептелген. Егер бұл ереже сақталмаса (не су ағынының суында мұндай заттар бұрыннан бар болса немесе олар ағынды сумен бірге су ағынына түсетін болса), онда 2 формуланың орнына Cⁱ _норм  (i-ші ластаушы заттардың нормаланған концентрациясы) қолданылады.

ШҚИ бірдей ластаушы заттардың әрқайсысының нормаларының Cⁱ _норм мәні теңдеумен анықталады.

 

,                           

 

мұндағы C^i,n _норм  – i-ші ластаушы заттардың нормаланған концентрациясы;
                         ШРК_{1, n}  – шекті жол берілетін концентрациялар.

                

Құрамында бір ШҚИ бар бірнеше заттары бар ағынды сулар су ағысына түскен жағдайда бұл теңдеу бірегей шешімге ие емес. Мұндай жағдайларда оның шешімі оның экономикалық салдарын ескереді. Дегенмен, кез келген жағдайда 2-теңдеудегі Cⁱ _норм мәні Cⁱ _р -ден кем болуы мүмкін емес.

Егер ағынды сулардағы кез келген ластаушы заттардың концентрациясы бұл ластаушы заттың өзенге ағызылғанға дейін сарқынды судағы рұқсат етілген концентрациясынан аз болса, онда бұл заттан қажетті тазарту дәрежесін есептеу қажет емес.

2. Өзен суы мен сарқынды су қоспасының жалпы биохимиялық оттегі қажеттілігін (ОБҚтолық) анықтайтын ластаушы заттардан тазарту дәрежесін есептеңіз.

Ағынды сулар өзенге түскенде, органикалық заттардың концентрациясының төмендеуі, ОБҚ-да көрсетілген, сұйылту есебінен ғана емес, сонымен қатар судың өзін-өзі тазартуынан болады.

Ағынды сулардың концентрациясы (L_o), бұл кезде ағынды суларды шығару нүктесінен төмен орналасқан жақын жердегі суды пайдалану нүктесіндегі өзен суының ОБҚ қабылданған нормативтерден аспауы келесі формула бойынша анықталады:

 

                      

 

мұндағы n – сұйылту дәрежесі,

                LШРК – су объектілерінің суындағы рұқсат етілген ең жоғары ОБҚ мәні (барлығы 20 °C);

                Lcm – 0,5 тәуліктік ұзақтығы бақылау пунктіне дейінгі трассаның соңғы учаскесінде су жинау алаңынан жауын-шашынмен су ағынына шайылған метаболиттер мен органикалық заттардың есебінен ОБҚ;

                k – ОБҚ тудыратын органикалық заттардың консервативті емес константасы (судың өзін-өзі тазартуын тудыратын және өзен суының температурасына тәуелді процестің әсерінен уақыт бойынша осы заттардың концентрациясының өзгеруін есепке алу үшін енгізілген);

                t – ағынды суларды ағызатын жерден елді мекенге дейін су ағынының уақыты, күн;

                L_р – ағынды суларды ағызу алдындағы өзен суының ОБҚ (20 °С жалпы), мг/л.

 

L_cm мәні мынаған тең қабылданады; тау өзендері үшін  –  0,6–0,8 г/м³; топырағы органикалық заттарға тым бай емес аумақ арқылы өтетін ойпатты өзендерге – 1,7–2 г/м³; органикалық заттардың көп мөлшері шайылып жатқан аумақты қоректендіретін немесе ағып өтетін батпақты өзендер үшін  –  2,3–2,5 г/м³. Егер ағынды сулардың шығуынан бақылау нүктесіне дейінгі қашықтық 0,5 тәуліктік айналымнан аз болса, онда Lcm нөлге тең деп қабылданады.

Консервативті емес коэффициенттің мәні мына формуламен анықталады:

                  

      ,                       

 

мұндағы T - өзен суының температурасы, °C;

                k – ОБҚ тудыратын органикалық заттардың консервативті емес константасы (судың өзін-өзі тазартуын тудыратын және өзен суының температурасына тәуелді процестің әсерінен уақыт бойынша осы заттардың концентрациясының өзгеруін есепке алу үшін енгізілген).

 

Егер L_o ағынды сулардың ОБҚ-ынан аз болса, онда оларды су қоймасына құймас бұрын L_o есептік мәніне дейін тазарту керек.

Бұл жағдайда ағынды суларды тазартудың талап етілетін дәрежесі (Э_ОБҚ) мына формуламен анықталады:

 

 

мұндағы Lст – ағынды сулардың оттегіге жалпы биохимиялық қажеттілігі (ОБҚ), мг/л;

      L_o – ағынды сулардың концентрациясы.

3. Ағынды суларды резервуарға түсірер алдында олардың салқындатуының қажетті дәрежесін есептеңіз. Ағынды су қоймаға құйылғанға дейін мына формула бойынша анықталған температураға ие болуы керек:

 

                                

 

мұндағы T_доп – өзендегі температураның рұқсат етілген жоғарылауы, °С;

                   Tmax p – жылдың ең жылы айындағы өзен суының максималды температурасы (ағынды суларды ағызу алдындағы), °С;

                   n – сұйылту дәрежесі.

 

Егер ағынды судың температурасы есептелген температурадан (Т^р_ст) жоғары болса, онда ағынды суды резервуарға жіберер алдында есептік мәнге дейін салқындату керек.

4. Ластаушы заттардың ШРТ есептеңіз

ШРТ мәндері суды пайдаланушылардың барлық санаттары үшін әрбір ластаушы зат үшін сарқынды сулардың максималды сағаттық ағызуының (м³/сағ) және ластаушы заттардың рұқсат етілген концентрациясының (г/м³) өнімі ретінде анықталады. Есептеу үшін келесі формулалар қолданылады:

 

                                                               (6.8)

 

мұндағы ШРТ – шектік рұқсат етілетін төгіндісі;

                q – ағынды сулардың максималды сағаттық шығыны (м³/сағ);

                 Сⁱ_шрт – ластаушы заттардың рұқсат етілген концентрациясының (г/м³).

 

                                                                         (6.9)

мұндағы ШРТ – шектік рұқсат етілетін төгіндісі;

                q – ағынды сулардың максималды сағаттық шығыны (м³/сағ);

      L_o – ағынды сулардың концентрациясы.

 

Формула 6.8 ОБҚ түзуге қатыспайтын заттар үшін, ал 9 формуласы  –  ОБҚ түзетін заттар үшін қолданылады.

ШРТ сәйкес заттың массасының ағуын ағынды сулардың ағынымен байланыстырудың міндетті талабын атап өтеміз. Мысалы, ШРТ мәнін сақтай отырып, ағынды суды тұтынудың төмендеуі су айдынындағы заттың ШРК-дан асатын концентрациясына әкеледі.

 

6.1-кесте – Зертханалық жұмыстың бастапқы мәліметтері (ағынды сулар)

Көрсеткіштер	Нұсқа
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ағынды суды тұтыну, м3/с	3	2,5	3,5	4	4,5	10	15	20	18	16
Бөлшек заттардың концентрациясы, мг/л	180	250	210	375	321	165	195	570	350	205
Судың ағызылатын жерден орынға ағу уақыты су шығыны, сағат	1	2	1,.5	2,5	3	4	4	3,5	6	5
ОБҚ*,мг/л	89	105	220	176	240	890	570	240	145	580
Ағынды сулардың температурасы, оС	38	30	45	28	40	41	32	26	28	34
Ауыр металдардың мөлшері, мг/л: мышьяк, сынап, қорғасын	0,07	0,09	0,02	0,04	0,14	0,36	0,01	0,08	0,23	0,02
	0,01	0,02	0,03	0,04	0,01	0,01	0,06	0,01	0,1	0,05
	0,02	0,6	0,3	0,05	0,09	0,4	0,8	0,3	0,02	0,03

*Оттегінің биохимиялық қажеттілігі (барлығы 20°C)

6.2-кесте – Зертханалық жұмыстың бастапқы мәліметтері (өзен суы)

Көрсеткіштер	Нұсқа
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Су шығыны, м3/с, м3/с	26	36	40	83	129	210	312	465	369	314
Коэффициент смешения	0,15	0,2	0,4	0,14	0,19	0,21	0,17	0,35	0,18	0,19
Бөлшек заттардың концентрациясы, мг/л	91	45	24	156	87	231	167	98	310	187
ОБҚ*, мг/л	1,1	0,7	2,1	0,9	0,7	1,4	1,6	0,1	0,4	0,3
Максималды                           летняя температура, оС	21	23	19	25	21	24	26	19	22	17
Ауыр металдардың мөлшері, мг/-л, мышьяк, сынап, қорғасын
	0,01	0,05	0,02	0,01	0,03	0,01	0,03	0,01	0,01	0,02
	отс	0,01	отс	отс	0,01	0,02	отс	отс	0,03	отс
	0,01	0,04	0,01	0,04	0,07	0,06	0,01	0,05	0,03	0,03

*Оттегінің биохимиялық қажеттілігі (барлығы 20°C)

 

6.3-кесте – Су қоймасының шаруашылық мақсаты

Нұсқа №	Суды пайдалану мақсаты
1	шаруашылық-ауыз
2	коммуналдық-тұрмыстық
3	шаруашылық-ауыз
4	шаруашылық-ауыз
5	коммуналдық-тұрмыстық
6	шаруашылық-ауыз
7	балық шаруашылығы (II категория)*
8	балық шаруашылығы (I категория)*
9	коммуналдық-тұрмыстық
10	шаруашылық-ауыз