Речовини з однаковими ЛОШ

Розрахунок проводиться аналогічно п. 9.2.1,

але, ГДК – для рибогосподарської категорії водокористування;

а замість n_н підставляємо n – кратність повного розведення даного водовипуску.

9.2.4. Розрахунок С_ГДС, коли РАЗ не існує.

Якщо РАЗ відсутній, то норми якості води мають дотримуватися вже в самій стічній воді (“на трубі”).

Розрахунок проводиться аналогічно п. 9.1,

але, ГДК – для рибогосподарської категорії водокористування.

ЗМ 2.2. Внутрішньоводоймні процеси формування якості поверхневих вод.

Тема 10. Екосистема. Основні процеси, що відбуваються в екосистемі - процеси самоочищення водних об’єктів, перенос речовини та енергії водним потоком, трансформація речовини.

Якість води є наслідком двох основних процесів – потрапляння речовин їх зовнішніх джерел і внутрішньоводоймних змін, що відбуваються з речовинами унаслідок функціонування водних екосистем.

Екосистема – це єдиний природний комплекс, утворений живими організмами і місцем їх існування, в якому живі і кісткові компоненти зв'язані обміном речовини і енергії.

У водній екосистемі відбувається спільне функціонування біотичного співтовариства і неживої природи. Причому, нежива природа є джерелом речовини і енергії, необхідним для існування біоти.

Потрапляючи у водний об'єкт із зовнішніх джерел, речовини стають елементами екосистеми, і, таким чином, включаються в основні процеси, що відбуваються в екосистемі.

Перш за все, це процеси трансформації речовини. Трансформація речовини може здійснюватися фізичним, хімічним і біологічним шляхом. Речовини, що поступають у водні об'єкти, вносять зміни в їх газовий і сольовий режими, що може привести до порушення рівноваги екосистем. В результаті процесів трансформації речовин, що поступили, в одному об'єкті може відбуватися відновлення його первинного стану або здійснюватися перехід в інший стійкий стан. Процеси, в результаті яких відновлюється фоновий стан водного об'єкту, називаються процесами самоочищення. Самоочищення - це один їз процесів, що формують якість води у водному об'єкті. Основним постачальником речовини і енергії є водна маса. Іншим процесом, що впливає на формування якості води, є перенесення речовини і енергії водним потоком. В силу притаманних водному потоку фізичних особливостей в ньому відбувається безперервний перерозподіл речовини і енергії, обумовлений процесами перемішування.

Тема 11. Процес формування якості води.

Процес формування якості води у водному об'єкті можна представити таким чином:

1) розчинені і завислі речовини поступають у водний об'єкт із зосереджених або дифузійних джерел;

2) під впливом гідравлічних чинників (перенесення і перемішування) відбувається кількісний перерозподіл речовин у водному потоці;

3) під впливом фізичних, хімічних і біологічних чинників відбувається якісна трансформація речовин.

Склад води у водних об’єктах формується і постійно змінюється під впливом автохтонних та алохтонних чинників. Процеси забруднення та самоочищення вод відбуваються одночасно.

Склад води водних об’єктів формується головним чином консервативними речовинами. Він повинен задовольняти умовам проживання гідробіонтів і вимогам споживання води для питних та інших потреб людини. Це можливо забезпечити шляхом обмеження негативного впливу алохтонних чинників та підвищенням позитивного впливу на формування складу природних вод автохтонних чинників.

Але перш за все треба з’ясувати ту межу, за якою вода може стати непридатною як середовище проживання або як споживний природний ресурс. За цими ознаками визначається якість води водних об’єктів.

Тема 12. Консервативні та неконсервативні речовини.

Здатність піддаватися якісній зміні властива не всім речовинам.

Речовини, що надходять до водних об’єктів від джерел забруднення, поділяються на консервативні і неконсервативні.

Консервативні речовини не зазнають деструкції у водному середовищі. Зменшення питомого вмісту цих речовин до безпечних концентрацій досягається шляхом розбавлення, седиментації, поглинання гідробіонтами.

Неконсервативні речовини піддаються у водному середовищі деструкції під впливом фізичних, хімічних та біологічних чинників.

Характеристикою, що кількісно визначає спроможність речовини піддаватися трансформації є коефіцієнт неконсервативності (К), який визначає швидкість зменшення концентрації речовини у воді.

Неконсервативні речовини поділяються на м’які, що швидко окислюються у воді (К>0,13 ¹/добу), жорсткі, що важко піддаються біохімічному окисленню (К<0,025 ¹/добу), і проміжні (0,025≤ К ≤0,13 ¹/добу).

Тема 13. Гідравлічні процеси формування якості води.

Гідравлічні чинники є єдиними чинниками (внутрішньоводоймними), які визначають якість води за консервативними речовинами.

Природна вода є розчином із складним хімічним складом. Вода є тим фізичним середовищем, в якому водна екосистема здійснює кругообіг речовини і енергії. Крім того, для консервативних речовин гідравлічні процеси є єдиними з внутрішньоводоймних, що впливають на їх концентрацію.

Характер перенесення речовини потоком залежить від виду руху рідини, який у свою чергу визначається типом водного об'єкту і його гідравлічними характеристиками. У водотоках істотну роль у формуванні якості води грає конвективне перенесення.

Реальні водотоки є безнапірними турбулентними потоками, рух води в яких в сталих умовах має нерівномірний характер. Це пояснюється непризматичним характером русел реальних водотоків. Проте розрахункові залежності для нерівномірних потоків досить складні і незручні в практичному використанні. Тому в інженерно-екологічних розрахунках приймають, що на окремих ділянках водотоків рух води має рівномірний характер.

Складнішим завданням є врахування ефекту турбулентності. Відмінною рисою турбулентного режиму течій є пульсація швидкостей. Тобто безперервна їх зміна в кожній точці потоку за величиною і напрямом. Основними джерелами виникнення турбулентності є зони розриву швидкостей, тобто такі області, де спостерігається різкий стрибок швидкостей між прилеглими шарами рідини. Пульсаційний рух обумовлює обмін між сусідніми шарами рідини. Цей процес отримав назву турбулентного перемішування. Турбулентне перемішування завжди направлене на вирівнювання концентрацій або температур. Оскільки цей процес за своїм результатом аналогічний процесу молекулярної дифузії, то турбулентне перемішування називають також турбулентною дифузією.

Турбулентна дифузія приводить до перемішування забруднених струменів рідини з суміжними, чистішими. Результатом цього процесу є розбавлення стічних вод основним потоком. Інтенсивність і характер перемішування стічних вод з водою водних об'єктів залежить від гідравлічних характеристик водного об'єкту, кількості і способу вступу стічних вод. Спосіб вступу стічних вод визначається типом випуску.

Для кількісної оцінки процесу розбавлення використовують різні методи. До числа найбільш використовуваного відносять метод Фролова-Родзіллера – для водотоків, метод Руффеля – для водоймищ і метод Караушева, що має універсальний характер.

Тема 14. Самоочищення водних об’єктів.

Самоочищення природних вод – це процес розкладу та виведення з водного середовища забруднюючих речовин, завдяки чому зберігається екологічне благополуччя водного об’єкту. Самоочищення відбувається внаслідок взаємодії механічних, фізичних, хімічних, фізико-хімічних та біологічних чинників.

До механічних чинників можна віднести перемішування та розбавлення скидних вод водою водного об’єкту, здрібнення завислих речовин, їх осадження (седиментація), фільтрацію забруднених вод крізь донні шари.

Фізичні чинники самоочищення: температура, сонячна радіація, газообмін між атмосферним повітрям і водною масою.

Фізико-хімічні чинники: розчинення мінеральних та органічних речовин, сорбція розчинених органічних домішок поверхнею завислих речовин, тіл гідробіонтів, донними відкладеннями.

Хімічні чинники: реакції окислення домішок розчиненим у воді киснем, хімічні реакції речовин, утворення комплексних нерозчинних сполук.

Біологічні чинники: біофільтрація, мінералізація органічних сполук, фотосинтетична аерація - реаерація, біоакумуляція, біодетоксикація.

Біофільтрацію здійснюють двійчасті молюски, планктонні ракоподібні та інші організми–фільтрати, пропускаючи крізь своє тіло воду і вилучаючи таким чином завислі речовини, деякі розчинені органічні та мінеральні сполуки, використовуючи ці речовини для свого годування. Відходи життєдіяльності цих організмів у вигляді слизуватих грудок сідають на дно.

Гідробіонти здатні накопичувати вилучені з води речовини. Така їх властивість має назву – біоакумуляція. Вміст забруднюючих речовин в організмах гідробіонтів (коефіцієнт накопичення) при проходженні за трофічними ланками збільшується на декілька порядків. Так, у водоростях коефіцієнт накопичення дорівнює 5, у гіллястовусих рачків – 10, у дрібних риб від 100 до 1000, у риб-хижаків – до 10 тис.

Завдяки біоакумуляції у водному середовищі зменшується вміст завислих та розчинених органічних та мінеральних речовин. При відмиранні гідробіонтів деяка частина речовин повертається у воду, але більшість з них під впливом ферментації руйнується і переходить у нетоксичну форму.

Деструкція і біоконцентрація токсичних речовин у водному середовищі внаслідок життєдіяльності гідробіонтів має назву біодетоксикація.

Мінералізація органічних речовин у воді відбувається завдяки життєдіяльності у першу чергу бактерій. Це дає можливість визначати якість води за бактеріологічними показниками, наприклад, за загальною чисельністю бактеріопланктона, бактерій групи кишкові палички (колі-титр і колі-індекс) та сапрофітів. Зростання чисельності бактерій у пробах води вказує на підвищення забруднення. Зокрема наявність у воді кишкової палички свідчить не тільки про фекальне забруднення, але й про підвищення вмісту органічної речовини внаслідок відмирання фітопланктону та вищої водяної рослинності.

Фотосинтетична аерація – це насичення води киснем, що виділяється під час фотосинтезу водяних рослин. Для цього процесу особливо плідно використання хлорококових водоростей-синтетиків.

Послідовний хід самоочищення в водотоках супроводжується відповідною зміною сапробності – від полісапробної зони до α – мезосапробної і далі – до β – мезосапробної і олігосапробної.

При наявності течії важливу роль у процесах самоочищення відіграють прикріплені форми гідробіонтів – перифітон, який складається з нитчастих водоростей, макрофітів і зообентосу. Перифітон покриває поверхню споруд, предметів та рослин, що занурені у воду.

Можна зробити висновок, що превалюючим чинником в самоочищенні водних об’єктів є біологічний. Але цей чинник є і найбільш уразливим. Значне надходження у водні об’єкти токсичних речовин, нестача кисню може призвести до підриву здатності природних вод до самоочищення.

Тема 15. Евтрофування водних об’єктів. Алохтонні та автохтонні чинники.

Під евтрофірованієм розуміють гіперпродукцію органічної речовини у водному об'єкті під дією зовнішніх (алохтонних) і внутрішньоводоймних (автохтонних) чинників. Евтрофування є одній з серйозних екологічних проблем, з якою стикаються майже всі розвинені країни. В результаті антропогенного вступу біогенних речовин у водні об'єкти сталося різке прискорення евтрофування. Особливо інтенсивно процеси евтрофування протікають на урбанізованих територіях, що зробило їх однією з найбільш характерних ознак, властивих міським водним об'єктам.

Трофність водного об'єкту відповідає рівню потрапляння органічної речовини або рівню його продуціювання в одиницю часу і, таким чином, є вираженням спільної дії органічної речовини, що утворилася при фотосинтезі і поступила ззовні. За рівнем трофності виділяють два крайніх типи водних об'єктів – оліготрофні і евтрофні.

Основним механізмом природного процесу евтрофування є замулювання водоймищ. Антропогенне евтрофування відбувається унаслідок вступу у воду надлишкової кількості біогенних елементів, як результат господарської діяльності. Високий вміст біогенів стимулює автотрофну гіперпродукцію органічної речовини. Результатом цього процесу є цвітіння води унаслідок надмірного розвитку альгофлори. Серед біогенних елементів, що поступають у воду, найбільший вплив на процеси евтрофування здійснюють азот і фосфор, оскільки їх вміст і співвідношення регулює швидкість первинного продуціювання.

Екологічний стан більшості водоймищ визначається фітопланктоном і залежить від ряду фізичних (освітленість, температура, швидкість потоку), хімічних (розчинений кисень, біогенні елементи) і біологічних чинників евтрофування.

Тема 16. Методи захисту та відновлення поверхневих водних об’єктів.

Зменшення зовнішнього впливу на поверхневі водні об'єкти.

Зовнішній вплив на водні об'єкти проявляється у вигляді потрапляння до них сторонніх домішок і тепла, що приводить до порушення норм якості води. З метою підтримки самоочисної здатності водних об'єктів і забезпечення різних видів водокористування об'єм зовнішніх дій не повинен перевищувати встановлених нормативів ГДС. Реалізація норм ГДС досягається за рахунок зменшення кількості зворотних вод або зниження концентрації речовин в них. Основними організаційно-технічними заходами, вживаними в цих цілях, є:

- зміна технології виробництва;

- каналізування і санітарне очищення міст;

- повторне використання стічних вод;

- очищення стічних вод.

Інтенсифікація внутршньоводоймних процесів.

Технології захисту і відновлення для водотоків.

В основі цих технологій лежить цілеспрямована зміна гідрологічних умов або безпосередній вплив на біотичну частину водної екосистеми. Основними технологічними рішеннями є зміна швидкості течії, форми поперечного перетину русла, матеріалу кріплення берегових укосів і розробка спеціальних біоінженерних споруд.

Технології для захисту і відновлення водоймищ.

У водоймищах характер внутрішньоводоймних процесів багато в чому визначається ступенем і характером екологічної стратифікації. Найважливішою проблемою водоймищ є евтрофування, тому більшість захисних технологій направлена на протидію цьому процесу. Такі технологи називаються технологіями деевтрофування. Метою деевтрофування є зниження рівня трофності водних об'єктів. Основні технологи деевтрофування:

- видалення донних відкладеннь;

- екранування донних відкладень;

- відведення води з гиполімніона;

- хімічна обробка;

- зміна умов середи існування.

Список літератури

1.Экология города: Учебник. / Под ред. Ф.В. Стольберга. – К.: Либра, 2000. – 464 с.

2. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод. / За ред. А.К. Запольського. – К.: Лібра, 2000. – 552 с.

3. Водне господарство в Україні. / За ред. А.В. Яцика, В.М. Хорєва. – К.: Ґенеза, 2000. – 456 с.

4. В.Д. Романенко. Основи гідроекології. – К.: Ґенеза, 2004. – 664 с.

5. Н.Н. Лапшев. Расчеты выпусков сточных вод. - М., Стройиздат, 1977. - 87 с.

6. И.Д. Родзиллер. Прогноз качества воды водоемов – приёмников сточных вод. – М.: Стройиздат, 1984. – 263 с.

7. Правила приймання стічних вод підприємств у комунальні та відомчі системи каналізації населених пунктів України (Наказ Держбуду України від 19 лютого 2002 р., № 37. – 40 с.

8. Правила охорони поверхневих вод від забруднення зворотними водами. Постанова КМУ від 25 березня 1999 р., № 465. – 12 с.

9. Строительные нормы и правила «Канализация. Наружные сети и сооружения». СНиП 2.04.03-85. – 72 с.

10. Водна ранкова Директива ЄС. – К., 2006. – 240 с.

11. Справочник проектировщика. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. / Под общ. ред. В.А. Самотина. – М.: Стройиздат, 1981. – 639 с.

12. Практические рекомендации по расчету разбавления сточных вод в реках, озерах и водохранилищах/ Сост. А.В. Караушев, А.Я. Шварцман, М.А. Бесценная, Л.И. Фаустова - Ленинград, 1970. – 89 с.

13. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. – М.: Стройиздат, 1990. – 192 с.: ил. – (Справ. пособие к СНиП).

14. Канализация населенных мест и промышленных предприятий /Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин и др. Под общ. ред. В.Н. Самохина/. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат. 1981. – 639 с., ил. – (Справочник проектировщика).

15. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов /Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун / – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат. 1987. – 255 с.: ил.

16. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов /С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов; под ред. С.В. Яковлева /. - 2-е изд., перераб и доп. – М.: Стройиздат. 1985. – 335 с.: ил.

17. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник. /За заг. ред. проф. Запольського А.К./ - К.: Лібра, 2000. – 552 с.

18. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. СанПиН 4630–88. Министерство здравоохранения СССР. Москва, 1988 г.

19. Методические указания к курсовой работе «Моделирование воздействия селитебных территорий на качество воды водных объектов» по дисциплине «Основы моделирования экологических процессов» (для студентов 4 курса дневной формы обучения специальности 7.070.805 – «Прикладная экология (инженерная экология городов)». / Сост. Немцова А.А. Пономаренко Е.Г.. – Харьков: ХГАГХ, 1996. – 26 с.

20. Методические указания к курсовой работе «Оценка воздействия урбанизированных территорий на водные объекты» по дисциплине «Инженерная гидроэкология» (для студентов 5 курса дневной формы обучения специальности «Экология и охрана окружающей среды»). / Сост. Немцова А.А. Пономаренко Е.Г. – Харьков: ХГАГХ, 2000. – 19 с.

21. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Прикладная гидроэкология». /Сост. Пономаренко Е.Г., Немцова А.А. – Х.: ХИИГХ, 1993 г.

22. Методические указания к курсовой работе «Расчет норм ПДС промышленного предприятия». /Сост. Пономаренко Е.Г., Немцова А.А. – Х.: ХИИГХ, 1993 г.

23. Методичні вказівкидо організації самостійної роботи з курсу «Прикладна гідроекологія»(для студентів 3-4 курсу денної і заочної форм навчання спеціальностей 7.070801, 8.070801 - «Екологія та охорона навколишнього середовища»). Укл.: Ладиженський В.М., Дмитренко Т.В., Іщенко А.В. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 4 с.

Дата добавления: 2015-04-30