Химические показатели воды делятся на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы и органические вещества:

1. Главные ионы – это наиболее распространенные в водах анионы HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, CO₃^2-, HSiO₃^- и катионы Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺. Их соединения в пресных водах составляет 90-95 % от общего солесодержания. Среди главных ионов имеются соединения, определяющие жесткость воды, т.е. содержание в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Карбонатная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов Ca и Mg, а некарбонатная – соединениями хлоридов и сульфатов Ca и Mg. Суммарное содержание в воде солей Ca и Mg составляет общую её жесткость.

2. Растворенные газы – это в основном кислород, диоксид углерода, сероводород и др.

3. Биогенные вещества – это соединения, образующиеся в процессе обмена веществ и необходимые для жизнедеятельности организмов. В первую очередь к ним относят минеральные и органические соединения азота, железа и фосфора.

4. Микроэлементы – это вещества, концентрация которых в воде менее 1 мг/л. В природных водах они содержатся в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвесей, входят в состав минеральных и органических комплексов. Среди них важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора.

5. Органические вещества в природных водах содержатся в виде гумусовых соединений.. Для характеристики загрязнения водных объектов такими примесями используют оценки окисляемости воды, химического и биохимического потребления кислорода. Окисляемость воды – это количество кислорода, необходимое для окисления примесей в заданном объеме воды (мг О₂/л).

Наряду с перечисленными показателями, для оценки наличия в природной среде организмов – гидробионтов и гидрофлоры, введен показатель качества, названный бактериологическим. Он характеризует содержание бактерий групп кишечной палрчки в 1 л воды. Еще один показатель – активеая реакция воды, оценивается по концентрации ионов водорода – РН. Этот показатель для воды с нейтральной реакцией равен 7, со щелочной > 7 и с кислой < 7.

Для комплексной оценки качества поверхностных вод служат требования к составу воды и ПДК веществ в водных объектах в соответствии с видом водопользования. Водный объект считается загрязненным, если в расчетном пункте водозабора (створе) не соблюдаются эти требования. Все приводимые в санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными

водами списки загрязняющих веществ разделены на три группы: общесанитарный, санитарно-токсикологический и органолептический показатели. Принято считать, что качество воды достигает границы экологического сдвига, если содержание в ней загрязняющих веществ равно одной дозе. Эта доза для определенного вещества соответствует его ПДК, а для нескольких веществ равна одному ЛПВ и определяется как где S_i – средняя концентрация i-го вещества в воде, мг/л; ПДК_i – предельно-допустимая концентрация i-го вещества в воде, мг/л; m – общее количества веществ данной группы ЛПВ в водном объекте.

14.2.Промышленная классификация вод и систем водоснабжения

Вода, используемая промышленностью, подразделяется по назначению на охлаждающую, технологическую и энергетическую. Охлаждающая вода применяется в контурах охлаждения оборудования, промежуточных и готовых продуктов. Технологическая вода в свою очередь делится на средообразующую, промывную, реакционную и энергетическую. Средообразующая вода применяется для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, транспортировке продуктов и отходов производства. Промывные воды применяют для промывки газообразных, жидких и твердых продуктов. Реакционная вода применяется для приготовления реагентов. Энергетическая вода потребляется для производства пара, а также в качестве теплоносителя в системах обогрева.

В соответствии с ролью, выполняемой водой в системах производственного водоснабжения, ее использование принято делить на четыре категории:

1 - вода, используемая для охлаждения оборудования и продуктов в теплообменных аппаратах без контакта воды с продуктом;

2 - вода, используемая как среда, поглощающая и транспортирующая примеси, но не нагревающаяся ими;

3 - вода, используемая как среда, поглощающая и транспортирующая примеси с нагревом за счет их физического тепла и тепла экзотермических реакций;

4 - вода, используемая в качестве растворителя реагентов для приготовления технологических растворов.

На промышленных предприятиях, в сфере услуг формируются сточные воды, которые подразделяются на три группы: бытовые, поверхностные, производственные. Бытовые воды отводятся от санитарных узлов предприятий, душевых установок, объектов социального и культурно-бытового назначения. Поверхностные сточные воды образуются на территориях предприятий в результате выпадения осадков, мытья территорий. Производственные сточные воды образуются на предприятии от многих источников, а поэтому их составы могут существенно отличаться друг от друга. В составе предприятий системы водного хозяйства строятся как комплекс сооружений, обеспечивающих требуемое качество и количество воды различного назначения. В этот комплекс входят сооружения по забору воды из источника водоснабжения, сети подачи и отведения воды, насосные станции, сооружения по водоподготовке и очистке сточных вод, обработке осадков, стабилизации воды по физико-химическому составу, извлечению полезных компонентов.

По структуре различают оборотную, бессточную схемы водоснабжения (рис. 14.1):

Рис. 14.1. Схемы водоснабжения предприятия: а - прямоточная; б - бессточная; П1, П2 - потребители воды; ОС - очистные сооружения; СМ - смесители; ОУ - опреснительная установка; ПО - установка по переработке осадков; Q_ист - свежая вода из источника; Q_пот - безвозвратные потери воды; Q_шл - шламовые воды; Q_сбр - вода, сбрасываемая в водоем; Q_об - оборотная вода; Q_обс - вода, направляемая на обессоливание; Q_тв - твердые осадки сточных вод; Q_ф - осветленная вода после фильтрации.

В оборотной схеме возврата часть очищенной отработанной воды возвращается в процесс, что снижает потребление свежей воды и сброс сточных вод в водоем сокращается. Оборотная вода должна соответствовать требованиям по карбонатной жесткости, рН, содержанию взвешенных веществ, биогенных элементов, значению химической потребности в кислороде (ХПК). Эти показатели определяют термостабильность воды и интенсивность биообрастаний в оборотной системе, процессы коррозии и инкрустации контактных поверхностей оборудования.

Для предотвращения таких процессов и сохранения требуемого качества циркулирующей в системе воды необходимо некоторую ее часть постоянно обновлять за счет подкачки в систему свежей воды от источника и сброса части оборотной воды из системы, либо всю оборотную воду периодически сбрасывать и заменяют ее свежей.

Для сокращения сбросов в водоемы сточных вод до минимума следует переходить к замкнутой бессточной системе водообеспечения. В такой системе вода используется в производстве многократно либо без очистки, либо после соответствующей обработки, исключающей образование различных видов отходов и сброс сточных вод в водоемы. Подпитка такой системы свежей водойприменяется в случае, если ощущается недостаток очищенных вод для восполнения имеющихся потерь в системе.

Использование свежей воды в технологических операциях возможно в тех случаях, когда использование очищенных сточных вод не допускается по условиям технологии.

Замкнутая система должна обеспечивать рациональное использование воды в технологических процессах производства, максимально достижимую рекуперацию компонентов сточных вод, сокращение затрат, нормальные санитарно-гигиенические условия работы персонала, исключение загрязнения окружающей среды.

Для ограничения загрязнения объектов в соответствии с требованиями санитарных правил и норм для природопользователей устанавливаются допустимые сбросы сточных вод.

Предельно допустимый сброс (ПДС) – масса вещества в сточных водах, допустимая к отведению в водный объект в единицу времени, обеспечивающая нормативное качество воды в контрольном створе. Последний принимается на расстоянии не менее одного километра выше водозабора, места рекреации, границы населенного пункта при использовании водного объекта в коммунально-бытовых и хозяйственно-питьевых целях и не далее 500 м ниже выпуска сточных вод в водных объектах рыбохозяйственного назначения.

Временно согласованный сброс (ВСС) – масса вещества в сточных водах, соответствующая достигнутому уровню очистки на водоохранных сооружениях предприятий, превышающая ПДС и временно согласованная к отведению в водный объект на период увеличения мощности и состава очистных сооружений с целью достижения нормативов ПДС по всем веществам, но не более 3 лет.

Определение ПДС (ВСС) осуществляется с учетом классов опасности примесей:

1 кл. - чрезвычайно опасные (тетраэтилсвинец);

2 кл. - высокоопасные (алюминий, кадмий);

3 кл. - опасные (медь, хром);

4. кл. - умеренно опасные (хлориды, сульфаты).

При сбросе нормируемых веществ в водные объекты рыбохозяйственного назначения, а также веществ 1 и 2 классов опасности в водные объекты хозяйственного водопользования ПДС устанавливаются с учетом совместного воздействия веществ одного и того же лимитирующего показателя вредности (ЛПВ). Определение ПДС и ВСС для водопользователей осуществляется на основе аналитических измерений и прогноза качества воды, который выполняется гидрометеорологическими службами России.