ПРОЦЕССЫ САМООЧИЩЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД
8.1. Самоочищение водных объектов
Способность водных объектов к самоочищению позволяет восстановить природное качество воды после ее загрязнения. В результате воздействия солнечной радиации, жизнедеятельности растительности, живых организмов и бактерий, биохимических и гидродинамических процессов, происходящих в водной среде, происходит снижение концентрации загрязняющих веществ и возвращение ее в естественное состояние по качественным показателям. Процессы самоочищения наиболее интенсивно происходят в летний сезон и замедляются зимой.
Потенциальные возможности водного объекта к самоочищению определяются его способностями к разбавлению сточных вод, поглощению растворенных веществ (сорбции), оседанию мелких частиц (седиментации) и разложению сложных органических веществ, попадающих в воду. В зависимости от того, какие вещества (консервативные или неконсервативные) и в каком фазовом состоянии (во взвешенном или растворенном) попадают в водный объект со сточными водами, в процессе самоочищения будут преобладать гидрохимические, химические или биологические процессы. Консервативные растворенные вещества не поддаются никаким процессам превращения. Их концентрация снижается только при разбавлении (гидродинамический процесс).
При наличии в сточных водах взвешенных веществ основную роль в процессе самоочищения водных масс будут играть процессы осаждения взвеси на дно (физические и гидродинамические процессы). Самоочищение воды от неконсервативных растворенных веществ происходит в результате как разбавления, так и взаимодействия с другимй компонентами, содержащимися в воде (гидродинамические, химические и биологические процессы).
Самоочищающая способность воды (в процентах) на участке водного объекта может быть определена по уравнению:
(81)
*$1
где S — процент очистки; S — концентрация вещества в верхнем (начальном) створе участка, мг/дм3; S2 — концентрация вещества в нижнем (конечном) створе через определенное время, мг/дм3.
Участки для определения самоочищающей способности водного объекта выбираются с учетом характера сбросов, их химического состава и режима сбросов сточных вод, концентрации загрязняющих веществ, протяженности зоны загрязнения. Наблюдения производятся на нескольких створах. Первый створ назначается выше источника загрязнения (фоновый створ).
Для расчета допустимой нагрузки на водотоки и водоемы загрязненными стоками, для прогноза состава и свойств водных масс с учетом самоочищения необходима количественная характеристика роли каждого процесса в превращении растворенных и взвешенных веществ органического и неорганического происхождения. При исследовании процессов загрязнения и самоочищения выделяют следующие основные направления:
— изучение процессов смешения и разбавления сточных вод в водотоках и водоемах с учетом изменчивости гидрологических и гидродинамических факторов;
— установление зависимости изменения качества воды от гидрологического режима и расчетных характеристик стока;
— изучение химических и физико-химических превращений загрязняющих веществ в водных объектах;
— исследование биохимических процессов трансформации загрязняющих веществ.
Два первых направления совместно с разработкой методов расчета разбавления сточных вод и методов расчета осаждения взвешенных загрязняющих веществ можно назвать гидрологическими аспектами проблемы самоочищения.
Наряду с гидрологическими факторами важная роль в процессе самоочищения принадлежит физико-химическим и биохимическим процессам. Химические процессы в природных водах тесно связаны с биологическими и часто трудно сказать, где кончается 160 один процесс и начинается другой. Решающую роль в этом комплексе играют биологические процессы, однако физикохимические процессы будут доминирующими, когда в воде присутствуют высокотоксичные загрязняющие вещества или созданы неблагоприятные условия для жизнедеятельности животных и растительных организмов, при которых биологические процессы сводятся до минимума.