Охрана вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Мероприятия по экономии водных ресурсов и охране водных объектов

Охрана водных ресурсов - система мероприятий, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения, засорения и истощения водных объектов.

Система водоохранных мероприятий включает в себя механизмы: политического, инженерно-технического, административно-хозяйственного, экономического управления. В связи с этим, в настоящее время, выделяют следующие виды мероприятия по экономии и охране водных ресурсов от истощения и загрязнения: сток водный охрана

§ Политические:

Ш развитие водного законодательства и международных соглашений;

Ш совершенствование нормативной и методической базы.

· Инженерно-технические:

Ш внедрение маловодных технологий;

Ш использование прогрессивных систем водоснабжения;

Ш очистка сосредоточенных сточных вод;

Ш снижение загрязненности рассредоточенных стоков;

Ш устранение непроизводительных потерь воды.

· Экономические:

Ш экономическое стимулирование;

Ш система штрафных санкций;

· Организационно-хозяйственные:

Ш учет и контроль использования водных ресурсов;

Ш лицензирование водопользования и водоотведения;

Ш ограничение водопотребления и водопользования;

Ш планирование размещения отраслей экономики.



1.1 Политические водоохранные мероприятия

Внешняя и внутренняя политика Российского государства в области использования и охраны водных ресурсов определяется Водным законодательством, которое опирается на Водный Кодекс, законодательные и нормативные акты, международные соглашения и другие юридические документы федерального и регионального уровней.

Основными руководящими принципами государственного управления являются:

§ экологически ориентированное социально-экономическое развитие;

§ сочетание бассейнового и административно-территориального подхода.

Экологически ориентированное социально-экономическое развитие производства (экоразвитие) - это совокупность мер, направленных на обеспечение экологической безопасности с учетом экономических возможностей и социальных потребностей общества. Иными словами, рост благосостояния людей не должен сопровождаться ухудшением состояния среды обитания и деградацией природных систем. Развитие производительных сил ориентируется на стратегию экономного, высокоэффективного использования водных ресурсов, что позволяет сбалансированность антропогенную нагрузку на природные системы с их устойчивостью. Реализации данного принципа способствует сочетание бассейнового и административно-территориального подхода к охране водных ресурсов, так как это позволяет:

§ учесть экологические условия формирования водных объектов;

§ учесть социально-экономические потребности общества;

§ разделить функции управления и охраны вод на федеральный и локальный уровни.

На федеральном уровне, политическая деятельность государства, в области охраны водных объектов, связана: с осуществлением международных соглашений; участием в природоохранных акциях; государственном регулировании и управлении использованием и охраной водных ресурсов. Региональные и локальные уровни управления проводят, в жизнь намеченную государством политику, использования и охраны вод. Таким образом, роль Государства выражается в следующем.

· Заключение и выполнение международных договоров, в том числе по трансграничным водным объектам.

Трансграничное водное сотрудничество направлено на анализ существующего положения, установление статуса и предложение мер для укрепления двустороннего и многостороннего сотрудничества Европейской Экономической Комиссии ООН (ЕЭК ООН). Предусматривается стратегическое партнерство по воде направленно на определение статуса, тенденций и дальнейших потребностей трансграничного водного сотрудничества.

Проблемы распределения ресурсов трансграничных водных объектов и их загрязнения требуют новой и согласованной между суверенными государствами нормативно-правовой базы.

Разработаны региональные Конвенции:

- Конвенция ЕЭК ООН о трансграничном воздействии промышленных аварий;

- Конвенция ЕЭК ООН об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте.

Эти региональные Конвенции дополняют друг друга и содержат положения, касающиеся таких важных вопросов:

- стимулирование развития трансграничного сотрудничества в совместных водных бассейнах,

- развитие интегрального управления водными ресурсами.



Рис.8.1 Трансграничные водные объекты России

/http://www.cawater-info.net/bk/water_law/pdf/trans_cis.pdf/.

Все водные бассейновые соглашения должны формулировать взаимоотношения и поведение стран, имеющих общий бассейн, в отношении интегрированного управления водными ресурсами и заболеваний, обусловленных плохим качеством воды. Они должны закрепить обязанности прибрежных стран в отношении:

- использования воды заинтересованными сторонами;

- процедуры трансграничной оценки воздействия на окружающую среду;

- распределения обязанностей в случае наводнений, засухи или чрезвычайных ситуаций;

- консультаций и механизмов предупреждения, контроля и снижения трансграничных воздействий, включая выявление источников загрязнения, уменьшения загрязненности воды, мониторинга качества воды;

- снижения риска для здоровья и заболеваемости, которые вызваны плохим качеством воды;

- информирования и участия общественности, режима ответственности за нанесенный ущерб и урегулирование разногласий.

Основой трансграничного сотрудничества является разработка и принятие программ совместного мониторинга и оценки. Этот процесс требует, чтобы страны определили общие:

информационные потребности, необходимые с точки зрения их политики управления водными ресурсами;

- программы мониторинга;

- стратегии оценки управления водными ресурсами.

Табл. 8.1. Соглашения по трансграничным водным объектам

/http://www.cawater-info.net/bk/water_law/pdf/trans_cis.pdf/

No	Водный объект	Пограничные страны	Длина реки, км	Площадь водного бассейна/ озера, 103 км2	Расход, м3/c
1	Река Пасвик (Паатсоюки)	Россия/Норвегия/ Финляндия	145	18,3	185
2	Река Кемь	Россия/Финляндия	191	27,7	275
3	Река Вуокса		156	52,4	600
4	Река Тулома		64	6,25	241
5	Река Нарва	Россия/Эстония	77	56,2	41,5
6	Озерная система Чудское оз. (оз.Пепси) - Псковское оз.		=	3,55	=
7	Река Неман (Нямунас)	Россия/Литва Беларусь/ Литва	937	98,2	678
8	Река Днепр	Россия/Беларусь Беларусь/ Украина Украина/ Россия	2200	504	1670
9	Река Западная Двина(Даугава)	Россия/Беларусь Беларусь/ Латвия	1020	87,9	700
10	Река Северский Донец	Украина/Россия	1053	98,9	190
11	Река Псоу	Россия/Грузия	57	0,42	17,3
12	Река Самур	Азербайджан/ Россия	213	7,33	75
13	Река Большой Узень	Россия/Казахстан	650	15,6	7,3
14	Река Малый Узень		638	18,2	3,4
15	Река Иртыш		4248	1643	2830
16	Река Урал		248	231	400
17	Река Тобол		1591	426	805
18	Река Ишим		2450	177	56,3
19	Река Волга		*	*	*
20	Река Селенга	Россия/Монголия	1024	447	> 900
21	Река Амур	Россия/Китай	2824	1855	10900
22	Река Аргунь		1620	164	340
23	Река Уссури		897	193	1200
24	Озеро Ханка		-	4,19	-
25	Река Туманная (Туманган)	Россия/Корея	521	41,2	47

§ Разработка законов (Водный кодекс, Правила охраны поверхностных вод, О плате за пользование водными объектами) и контроль их выполнения (государственный контроль осуществляют: Министерство природных ресурсов Российской Федерации, органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации, специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей природной среды).

§ Проведение единой научно-технической и инвестиционной политики.

Экологические инвестиции представляют собой вложение средств в природный капитал, который представляет национальное богатство в форме: земли и ее недр, климатических условий, водного и воздушного пространство, растительного и животного мира, в целях получения материальных и духовных ресурсов и сохранения благоприятной окружающей среды.

Инвестиции в охрану окружающей среды редко приводят к коммерческой прибыли, однако повышают качество жизни людей и нацелены, в первую очередь, на получение нематериальных благ социально-экологического и культурного характера. Инвестиции классифицируются по праву собственности (рис.8.3) и сроку окупаемости, где выделяют: долгосрочные инвестиции (со сроком окупаемости свыше двух лет) и краткосрочные (со сроком окупаемости до двух лет).

Рис.8.2 Инвестиции в основной капитал на охрану и рациональное использование водных ресурсов

Рис.8.3 Классификация инвестиций.

§ Осуществление государственного мониторинга водных объектов.

Государственный мониторинг водных объектов включает:

§ мониторинг поверхностных водных объектов суши и морей;

§ мониторинг подземных водоносных горизонтов;

§ мониторинг водохозяйственных систем и сооружений.

Государственный мониторинг проводит Министерство природных ресурсов Российской федерации совместно с Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и другими специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды.

Мониторинг водных объектов включает:

- наблюдения за качеством воды (на гидрометрических постах проводятся отборы проб воды с целью определения показателей: рН, прозрачность, растворенный кислород, взвешенные вещества, БПК, сухой остаток, хлориды, сульфаты, фосфаты, аммоний, нитриты, нитраты, железо общее, марганец, медь, цинк, нефтепродукты, фенолы и др.);

- наблюдения за состоянием водных объектов (определяются элементы биотического состава и их характеристики, например индекс сапробности);

- наблюдения за гидрологическими характеристиками и метеопараметрами), например: уровнями воды, скоростями течения, расходами воды и донных наносов, атмосферными осадками, температурами воздуха и воды;

- создание базы данных;

- оценку и прогнозирование изменений качества воды и состояния водных объектов.

§ Установление порядка использования и охраны водных объектов.

Порядок использования водных объектов определяется Водным кодексом Российской Федерации и включает:

- получение права на водопользование или собственности на замкнутый водный объект или его части;

- права и обязанности водопользователей;

- ответственность за нарушение условий водопользования. (Мероприятия по их охране и ликвидации последствий загрязнения, засорения и истощения осуществляют арендаторы, пользователи водных объектов).

§ Проведение мероприятий по борьбе с негативным воздействием вод.

Негативное воздействие вод проявляется на определенные территории в виде: затопления, подтопления, разрушения берегов водных объектов, заболачивания, водной эрозии, засоления земель и др. Меры по предотвращению негативного воздействия вод и ликвидации его последствий осуществляют:

Ш органы государственной власти РФ - в отношении водных объектов, находящихся в федеральной собственности и расположенных на территориях двух и более субъектов Федерации;

Ш органы государственной власти субъектов РФ - в отношении водных объектов, находящихся в собственности субъектов Российской Федерации и водных объектов, находящихся в федеральной собственности и полностью расположенных на территориях субъектов Российской Федерации;

Ш органы местного самоуправления - в отношении замкнутых водных объектов, находящихся в собственности муниципальных образований.

§ Резервирование источников питьевого водоснабжения.

В целях обеспечения граждан питьевой водой, при возникновении чрезвычайной ситуации осуществляется резервирование источников питьевого водоснабжения на основе защищенных от загрязнения и засорения подземных водных объектов. Для таких источников водоснабжения устанавливаются зоны санитарной охраны. Например, резервный источник водоснабжения Москвы и Московской области основан на использовании разведанных запасов подземных вод Московского артезианского бассейна в объеме 2,66 млн. м³/сутки. В систему резервного водообеспечения московского региона входят:

§ Южное месторождение - 1,2 млн. м³/сут. (города: Москва, Видное, Домодедово, Подольск, Чехов и др.),

§ Северное месторождение - 0.75 млн. м³/сут. (города: Химки, Лобня, Шереметьево),

§ Звенигородское месторождение - 0.15 млн. м³/сут. (города: Одинцово, Апрелевка, Троицк, Голицыно),

§ Восточное месторождение - 0.56 млн. м³/сут. (города: Ногинск, Мытищи, Люберцы, Дзержинский и др.).

Реализация резервных источников водоснабжения позволит в случае экстремальной ситуации обеспечить каждого жителя региона питьевой водой по норме 120 л/сут.

1.2 Инженерно-технические мероприятия по экономии воды и охране водных объектов

Внедрение маловодных технологий

Использование маловодных технологий позволяет уменьшить потребление свежей воды, забираемой из источника водоснабжения, и улучшить качество водных ресурсов. Эффективность данных мероприятий основана на снижении нормы водопотребления, коэффициента возвратных вод и снижении загрязненности сточных вод.

Примером внедрения маловодных технологий в промышленности может служить замена водяного охлаждения на воздушное, замена гидротранспорта материалов на пневмотранспорт и др.

В животноводстве примером использования маловодных технологий может служить переход от гидросмыва навоза к «сухому» способу его удаления.

Примером маловодных технологий в энергетике может быть использование нетрадиционных источников энергии: солнечные батареи, ветроустановки, термальные энергостанции.

В растениеводстве к маловодным технологиям относится применение капельного орошения сельскохозяйственных культур. Экономия воды в этом случае составляет 20-80% по сравнению с дождеванием и поверхностными способами полива. Возвратные воды, то есть не производительные потери воды, практически не образуются.

Использование прогрессивных систем водоснабжения

Прогрессивные системы водоснабжения позволяют снизить водопотребление пресной воды за счет использования сточных или минерализованных вод. В настоящее время широко используются оборотные, повторные и дуплексные системы водоснабжения.

Оборотные системы водоснабжения

Оборотные системы позволяют осуществлять одноцелевое многократное использование одного и того же объема воды. Данные системы используются в системе отопления коммунально-бытового хозяйства, в отдельных технологических процессах промышленных предприятий (рис.8.4) и орошении (рис.8.5). Эффективность данного метода заключается в уменьшении забора свежей воды (Wсв) из источника и снижении опасности загрязнения водных объектов.

Рис. 8.4 Схема оборотной системы водоснабжения в гальваническом производстве.

Оборотные системы характеризуются коэффициентом водооборота (Коб), который показывает долю используемых в обороте (Wоб) сточных вод от суммарного объема водопотребления (W):



Коб. = W/Wоб Wоб = 0…(W-Wб.п.) (8.1)

де Wб.п. - объем безвозвратного водопотребления.

Рис.8.5 Водооборотная осушительно-оросительная система.

1- орошение

2-насосная станция

3-подпитка

4-осушительная сеть

5-пруд-накопитель

Wор=M*Fор/ Wдр=g*Fос Wор=Wдр+Wп Vпр=Wор+Wпот

где Wор-объем воды для орошения, M-оросительная норма, Fор-площадь орошения, -к.п.д. оросительной системы, Wдр- объем дренажного стока, g-модуль дренажного стока, Fос- площадь осушения, Wп- объем подпитки, Vпр- объем пруда, Wпот-объем потерь воды из пруда.

Повторные системы водоснабжения

Повторные системы водоснабжения основаны на принципе многоцелевого однократного использования воды. Такие системы используются на земледельческих полях орошения (ЗПО), для орошения сельскохозяйственных культур сточными водами коммунально-бытового хозяйства или животноводства. Могут использоваться и сточные воды промышленных предприятий, но в том случае, если они удовлетворяют основным требованиям: обладать удобрительной ценностью и не содержать токсичных для растений веществ. К таким водам относятся стоки: пищевой, мясомолочной и некоторых других видов промышленности.

Эффективность повторного использования воды определяется:

- снижением объемов потребления свежей воды из источника;

- утилизацией сточных вод; повышением урожайности сельскохозяйственных культур и почвенного плодородия.

Сточные воды, содержащие большое количество питательных веществ (органических и минеральных), подаются на ЗПО при внутрипочвенном увлажнении, поверхностными способами полива или дождеванием. В почве происходит их очистка за счет биологической активности почв, которая зависит от типа и характеристик почв, климатических условий. Поэтому нагрузка сточными водами единицы площади ЗПО должна быть ограничена и не превышать 1...2 м³/га в год на 1C суммы активных температур больше +0C. Сумма активных температур - это сумма положительных среднесуточных температур после их устойчивого перехода через +0С. Сумма активных температур определяет теплообеспеченность растений и возможность их выращивания в открытом грунте. Объем подаваемой сточной воды (Wст) определяется исходя из условий регулирования водного (W) и питательного (Wу) режимов почв. При этом объем подаваемой воды определяется всегда необходимостью увлажнения почв (W).

W = М * Fзпо/ Wy = Мy * Fзпо/ , (8.2)

где М - оросительная норма, Мy - удобрительная норма, Fзпо - площадь ЗПО

Если WWу то Wст=Wу в этом случае потребуется дополнительно подача чистой свежей воды для орошения в объеме Wсв=W-Wу. Если WWу то Wст=W в этом случае потребуется дополнительное внесение удобрений в сухом виде.

Рис.8.6 Схема повторной системы орошения сточными водами животноводства и водоохранного обустройства ЗПО.

1-скважина

2-насосная станция

3-животноводческая ферма

4-отстойник

5-резервуар для разбавления

6-пруд-накопитель

7-ограждающая сеть

8-ЗПО

9-обвалование

10-осушительная сеть

11-водоприемное сооружение

12-биологическое плато

Vпр = Wвв ж + Wразб Wразб=Wвв ж*(1-Эоч)*Кразб

Кразб=(Свв-Сдоп)/(Сдоп-Сразб) Vпр=Wор+Wпот



где Vпр - объем пруда-накопителя, Wвв ж- объем сточных вод животноводства, Wразб- объем воды для разбавления сточных вод животноводства до допустимого по условиям орошения качества (Сдоп), Эоч- эффективность очистки стоков животноводства на очистных сооружениях (4), Кразб- коэффициент разбавления сточных вод животноводства, Свв -концентрация веществ в возвратных водах животноводства, Сразб.- концентрация веществ в воде используемой для разбавления, Wпот-объем потерь воды в пруду-накопителе.

Объем воды необходимый для удобрительного (Wy) полива определяется с помощью оросительной удобрительной нормы (Му), которая определяется по основным макроэлементам: азот, фосфор, калий. В расчет принимается минимальная величина удобрительной нормы:

Му=min{Муi} Мyi= р*Вi*1000/(К₁*К₂*Свв i) , м³/га (8.3)

где: р - коэффициент учитывающий обеспеченность почвы питательными веществами (для почв с низкой обеспеченностью он принимается равным 1,2 ; для средней и высокой обеспеченности, соответственно: 1 и 0,8 ), Вi- вынос i-го вещества с урожаем, кг/га , К₁- коэффициент, учитывающий потери азота при поливе ( К₁=0,85 ); К₂- коэффициент использования питательных веществ растениями из оросительной воды (принимается равным 0,7 для азота и 0,6 для калия и фосфора), Сввi- концентрация i-го вещества в сточных водах, поступающих на ЗПО, мг/л.

Режим подачи и приема сточных вод на ЗПО зависит от режима поступления сточных вод и режима орошения. Различают:

· круглогодичное поступление сточных вод и орошение. На сельскохозяйственных угодьях выделяют поля, на которых в течение года не выращиваются растения, но на них поступают сточные воды. На следующий год поля используются для выращивания растений, а сточные воды отводятся на другие поля. При данном режиме подачи и приема сточных вод, возможно выращивание растений на полях, принимающих небольшой объем сточных вод в течение всего года. Пруд-накопитель не требуется. Данный режим используется в условиях не регулярного орошения;

· круглогодичное поступление сточных вод, с орошением в период вегетации. При этом требуется емкость накопитель больших размеров. Данный режим характерен для условий ежегодной потребности в орошении;

· поступление сточных вод и орошение ими в поливной период. В этом случае образующиеся сточные воды в период вегетации подаются на ЗПО, а в другие периоды года проходят дополнительную очистку и сбрасываются в водный объект.

Земледельческие поля орошения (ЗПО) представляют собой источник повышенной опасности загрязнения поверхностных водных объектов, поэтому проводится их специальное водоохранное обустройство:

ЗПО не располагают в зоне питания подземных вод, в зонах санитарной охраны подземных водозаборов и рекреационных зонах. ЗПО должны быть удалены не менее чем на 1000 м от населенных мест, 100 м от магистральных дорог и 500 м от водных объектов;

на ЗПО выращивают травы, технические культуры, кормовые, древесную и кустарниковую растительность;

в случае близкого залегания грунтовых вод и опасности их загрязнения инфильтрационным оросительным стоком устраивается осушительная сеть;

поверхностный сток с сопредельных территорий перехватывается путем устройства ограждающей сети в виде ловчего или нагорно-ловчего канала;

поверхностный сток, образующийся на территории ЗПО после прохождения дождя или снеготаяния, собирается на буферной площадке, которая создается с помощью дамбы обвалования (рис.8.7).



Рис. 8.7 Схема выпуска поверхностного стока с буферной площадки через биоочиститель.

Дуплексные системы водоснабжения

Дуплексные системы водоснабжения используются в условиях дефицита пригодной для питьевых целей воды. Высокие требования к качеству питьевой воды требуют сложной и дорогой технологии ее подготовки, при этом на питьевые нужды в коммунально-бытовом хозяйстве расходуется лишь 5-10л/чел в сутки из общей нормы 300 л/чел в сутки (примерно 2%). Поэтому в крупных населенных пунктах рационально иметь несколько отдельных водопроводных сетей: хозяйственно-бытового, питьевого и промышленного водоснабжения, что соответственно позволит раздельно использовать минерализованные воды, воды питьевого качества и воду пригодную для технических целей.

1 - водозабор из чистых подземных вод; 2 - кухня, столовая; 3 - ванная комната, туалет; 4 - водозабор из поверхностных источников

Рис. 8.8 Схема использования дуплексной системы водоснабжения в коммунальном хозяйстве



Очистка сточных вод

В коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности образуются три категории сточных вод: бытовые, технологические и поверхностные. Все эти сточные воды должны быть канализованы и централизованно отведены на очистные сооружения. Обычно бытовые и некоторые технологические стоки, например гальванических и химических производств, сбрасываются в единую хоз-бытовую канализационную систему. Эти воды характеризуются относительно постоянным составом и свойством.

Поверхностные сточные воды (талые, поливомоечные и ливневые) отличаются периодичностью, большой неравномерностью и непостоянством состава. Поэтому для эффективной очистки такие стоки собирают в дождевую канализацию и очищают на специальных сооружениях очистки ливнестоков. Для эффективного использования систем дождевой канализации, в последнюю могут поступать также нетоксичные сточные воды некоторых производств, и тогда канализация называется промливневой.

Метод очистки стоков разных видов канализации позволяет управлять качеством водных ресурсов. Эффективность метода очистки стоков определяется уменьшением опасности загрязнения водного объекта и снижением затрат на последующую водоподготовку. Требуемая эффективность очистки сточных вод (Этр) должна быть меньше эффективности очистных сооружений (Эоч): Этр Эоч.

Этр = (Свв - Сдоп)/(Сдоп-Ср) (8.4)

где Свв - концентрация загрязняющего вещества в сточных водах, Сдоп - допустимая концентрация, Ср-концентрация рассматриваемого вещества в водоприемнике.

Современная очистка стоков коммунально-бытового хозяйства, промышленности, рекреационных объектов, животноводческих хозяйств должна осуществляется на очистных сооружениях полной биологической очистки (табл.8.2).

Табл.8.2. Эффективность удаления загрязнений на биологических очистных сооружениях

Вещества	Эффективность очистки, %
взвешенные вещества	97-99,5
нефтепродукты	85-95
СПАВ	75-90
формальдегиды	80
сульфиды	99,5
медь	80
никель	50
кадмий	60
хром (Cr+3)	80
цинк	70
свинец	50
кобальт	50

Технологические стоки промышленности предварительно должны проходить очистку на локальных сооружениях производств. Это существенно повышает эффективность очистки на выпусках в промышленную канализацию и снижает затраты на последующую водоочистку. Связано это с тем, что после прохождения определенного технологического процесса вода загрязняется конкретными загрязнителями, для очистки от которых и создаются локальные очистные сооружения.

Качество дренажного стока осушительных систем улучшается за счет использования самоочищающей способности воды (осаждение взвешенных частиц, поглощение загрязняющих воду веществ растениями, сорбция веществ твердыми частицами грунта). Для повышения эффективности самоочищения устраиваются биопруды, удлиняется открытая проводящая система или создаются специальные биологические плато.

При создании биологических прудов их объем определяется, исходя из условий самоочищения дренажного стока до допустимого уровня (ПДК).

Баланс веществ имеет вид:

Сдр*Wдр = V*Сдр*ехр(-k*) + Wдр*ПДК (8.5)

где: V- объем пруда, м³; k -коэффициент самоочищения воды, 1/сут; =V/Wдр - время водообмена, сут; Wдр - объем дренажного стока, поступающего в биопруд, м³; Сдр - концентрация загрязняющих веществ в дренажном стоке, мг/л.

Требуемая, по условию самоочищения, длина каналов определяется выражением:

Сдр*ехр(-к*L/v) ? ПДК (8.6)

где L-длина канала, км; v-скорость течения воды в канале, м/с; к - коэффициент самоочищения воды, 1/сут.

При устройстве биоплато, его площадь определяется из уравнения баланса веществ:

Сдр*Wдр = В*Y*F + ПДК*Wдр (8.7)

где: В-биомасса водной растительности, ц/га; Y-содержание веществ в растениях, кг/ц;

F-площадь биоплато, га.

Ширина биоплато (b) принимается в пределах 3-10м. При длине более 50-100м, биоплато разбивается на 2-3 секции. Секционное разделение делается и по ширине, что облегчает эксплуатацию. Глубина воды принимается в пределах от 0.5 до 1.5м, что связано с необходимостью создания оптимальных условий произрастания водной полупогруженной растительности, которая в основном определяет эффективность очистки (рис.8.9). Скорость течения воды принимается на уровне скорости заиления (0,1-0,3 м/с) или зарастания (0,45-0,6м/с). Эффективность очистки стоков по БПК, взвешенным веществам, азоту и фосфору доходит до 95-99% (табл.8.3).

Таблица 8.3. Эффективность очистки сточной воды тростником и рогозом (http://www.textreferat.com/referat-3811-7.html).

Контролируемый показатель	Эффективность очистки, %
Взвешенные вещества	95,2
Хлориды	50,1
Сульфаты	51,5
Фосфаты	48,1
Нитраты	50,0
Коли-индекс	50,0

На биоплато выращивают сообщество таких макрофитов, как осока, камыш, тростник, рдест, элодея, роголистник, рогоз, цицания, эйхорния и др., чья биомасса составляет 20-60 т/га. В течение периода вегетации необходимо проводить удаление отмирающих растений и их утилизацию. Биомасса может использоваться на корм скоту вноситься на поля в виде зеленых удобрений, захоранивается (или сжигается) в зависимости от содержания в ней загрязняющих веществ.

Недостатком биоплато является изменение эффективности работы во времени - как по годам, так и внутри года, кроме того, наиболее эффективная очистка происходит в теплый период года.



Рис.8.9 Зависимость относительной продуктивности полупогруженных макрофитов от глубины воды.

Табл. 8.4. Эффективность очистки сточной воды эйхорнией (http://www.textreferat.com/referat-3811-7.html)

Показатель	Эффективность, %
	весна	лето-осень
ХПК	66	80
БПК	42	53
Хлориды	56	62
Сульфаты	50	57
Фосфаты	28	79
Нитраты	81	96
Аммонийный азот	80	86
Коли-индекс	60	73

Преимущества использования биоплато определяются: простотой конструкции, высокой эффективностью очистки и относительно низкими затратами на строительство и эксплуатацию. Следует отметить, что наибольшие концентрации загрязняющих веществ в дренажном стоке приходятся на летне-осенний период. Биоплато используют и для доочистки ливневых сточных вод населенных пунктов.

Снижение нагрузки на водный объект со стороны рассредоточенных стоков

Одним из мощных источников загрязнения являются площадные стоки с сельскохозяйственных угодий, не канализованных территорий населенных пунктов и свалок. Территория, на которой формируются стоки, может достигать 45-85% водосборной площади водного объекта, а фронт поступления загрязнений в него растянуться на десятки и тысячи километров. Загрязненные площадные поверхностные стоки имеют временный характер и образуются после выпадения осадков и снеготаяния. Объем и загрязненность стоков зависит от количества осадков, объема снега на момент снеготаяния, интенсивности дождя и снеготаяния, загрязненности почв, вида загрязняющего вещества и т.д. В целях предотвращения поступления в водные объекты загрязненных поверхностных вод используются следующие мероприятия: обустройство водоохранных зон (ВОЗ), высадка лесополос, устройство бессточных канав, создание прудов-накопителей, искусственное заболачивание территории, снегозадержание и др.

Водоохранные мероприятия в данном случае можно разделить на три группы (по Н.И.Хрисанову).

· Мероприятия, позволяющие снизить объем образующихся загрязненных стоков. Мероприятия проводятся в источнике загрязнения, например, на сельскохозяйственных угодьях: создание лесополос, распашка поперек склона, соблюдение технологии внесения удобрений, использование медленнодействующих гранулированных удобрений, снежные мелиорации.

Водоохранные лесополосы позволяют перевести часть поверхностного стока, наиболее загрязненного, в подземный. Располагают полосы поперек склона и устраивают шириной от 10 до 25м из древесно-кустарниковой растительности.

Расстояние между лесополосами зависит от уклона местности, механического состава почво-грунтов и составляет от 60-80 до 300-400м. Так при малых уклонах склона (до 1-3є) и легких почво-грунтах расстояние между лесополосами увеличивается. При необходимости лесополосы усиливают устройством бессточных канав, глубиной 0,5-1,5 м.

Рис.8.10 Лесополоса

Осенняя распашка поперек склона позволяет в весенний период, до обработки полей, замедлить движение воды, что способствует ее более полному впитыванию в почву.

Снежные мелиорации предназначены для снижения интенсивности весеннего снеготаяния и заключаются вснегозадержании, создании снежных валов или уплотнении снега.

Соблюдение технологии внесения удобрений и использование медленнодействующих удобрений позволяет существенно (до 50%) сократить объем их потерь и тем самым предотвратить их поступление водный объект.

Рис. 8.11 Водоохранные мероприятия на сельскохозяйственных угодьях.



· Мероприятия, позволяющие перехватить объем загрязнений в транзитной зоне (от источника загрязнений до водного объекта), например, обустройство водоохраной зоны, перехват стока поглотителями, устройство прудов-накопителей.

Водоохранные зоны устраиваются вдоль всего водного объекта, согласно Водному кодексу ФЗ-№74 от 01.01.2007, минимальная ширина ВОЗ назначается для участков рек в зависимости от их протяженности от истока (таб.8.5). Ширина ВОЗ обустраивается с учетов особенностей местности. В нее включаются поймы рек, расположенные на надпойменных террасах овраги, балки. Ширина водоохранной зоны водохранилища, расположенного на водотоке, устанавливается равной ширине ВОЗ этого водотока. Водоохранная зона магистральных и межхозяйственных каналов совпадает по ширине с полосами землеотвода.

Табл. 8.5. Минимальная ширина водоохраной зоны рек.

Протяженность водотока от истока, км	Ширина ВОЗ, м
< 10	50
10 … 50	100
> 50	200

Минимальная ширина ВОЗ для водоемов принимается в зависимости от площади акватории.

Табл. 8.6. Минимальная ширина водоохраной зоны водоемов.

Водоем	Площадь водоема, км2	Ширина ВОЗ, м
Озера, болота	<0.5	50
Море	-	500

В пределах водоохраной зоны выделяется прибрежная Водоохранная полоса, ширина которой устанавливается в зависимости от уклона берега водного объекта.



Табл. 8.7. Ширина прибрежной водоохраной полосы (ПВП) в зависимости от уклона берега, м.

Обратный или нулевой уклон	I<3	I>3
30	40	50

Водоохранная зона выполняет следующие функции:

· защита берегов от размыва,

· биологический дренаж,

· перевод поверхностного стока в грунтовый (водорегулирующая функция),

· предотвращение загрязнения водного объекта,

· защита берегов и надпойменных террас от эрозии.

Ширина водоохранной зоны реки отсчитывается от уреза воды при среднемноголетнем меженном уровне, для водохранилищ от уреза НПУ.

Поглотители поверхностного стока представляют собой участки земли с повышенными коэффициентами фильтрации. Устраиваются они на тяжелых маломощных почво-грунтах. Поглотители позволяют перевести часть поверхностного стока в подземный.

Рис. 8.12 Поглотитель поверхностного стока.

Устройство прудов накопителей позволяет в условиях сильно расчлененной местности (например, в овражно-балочной сети) задержать большие объемы загрязненного поверхностного стока на время, достаточное для самоочищения воды за счет: осаждения взвешенных частиц, поглощения минеральных веществ водной растительностью, фильтрации воды до грунтовых вод.

· Мероприятия, направленные на повышение самоочищающей способности водных объектов. К таким мероприятиям относятся: аэрация воды, создание биоплато(внутри водного объекта), уход за прибрежной водной растительностью.

В сельском коммунально-бытовом хозяйстве и животноводстве (в случае отсутствия канализации и очистных сооружений) снижение нагрузки на водный объект загрязняющими веществами происходит за счет проведения таких мероприятий, как устройство отстойников, организация мест хранения навоза, обвалование территории ферм, использование навоза в качестве удобрений (табл.8.8).

Снизить объем поступления загрязняющих веществ в водный объект возможно путем создания прудов в овражно-балочной сети (рис.8.13). Это позволит задержать поверхностный сток и дать ему возможность профильтроваться в почво-грунты, очистится за счет фильтрации через тело плотины и осаждения взвешенных веществ. Для создания таких прудов возводят грунтовые плотины, например, каменно-набросные, рассчитанные таким образом, чтобы сброс воды осуществлялся за счет фильтрации вод.

Табл.8.8. Экологическая эффективность мероприятий по снижению рассредоточенной нагрузки на водный объект (по Хрисанову Н.И.)

Мероприятие	Эффективность, %
Обвалование территории	20-40
Устройство отстойников	40-70
Складирование навоза	55-65
Водоохранная зона	60-80
Создание лесополос	40-60
Аэрация воды	20-40
Снежные мелиорации	20-30
Залужение	5-15
Пруды накопители	30-50
Заболачивание территории	15-45
Закрытые поглотители	20-40

Рис.8.13 Схема устройства прудов, для перехвата поверхностных стоков.

Устранение непроизводительных потерь воды

При использовании воды часть ее теряется на испарение, фильтрацию и утечки, что приводит к увеличению объема воды забираемого из источника водоснабжения (брутто). В расчетах это учитывается снижением коэффициента полезного действия (кпд) систем водоснабжения. В целях экономии воды необходимо проводить мероприятия по повышению кпд систем водоснабжения.

Эффективность данного метода основана на снижении объемов водопотребления (брутто). Для повышения кпд проводятся такие мероприятия, как: замена запорной арматуры, замена старого трубопровода, проведение противофильтрационных мероприятий, устройство лесопосадок по берегам открытых водотоков и водоемов (для снижения испарения).

Эффективность экономии воды определяется отношением кпд до проведения мероприятий (с) к кпд системы с учетом мероприятий (н).



(8.8)

Данный метод достаточно эффективен по сравнению с другими (если с=0.7, а н=0.9, то экономия воды составит Э20%). Затраты на реализацию метода большие, но данное мероприятие относится к обязательным для каждого водопользователя, так как утечки и фильтрационные потери могут привести к подъему уровня грунтовых вод, засолению земель, подтоплению коммуникаций, снижению напора в сети, увеличению объемов забираемой свежей воды из источника. Эффективно управлять водообеспечением с низкими кпд системы (т.е. с большими объемами не управляемой воды) невозможно.

1.3 Экономические мероприятия по экономии и охране водных ресурсов

Экономические методы охраны водных ресурсов заключаются в создании механизмов, которые стимулируют водоохранную деятельность, поиск путей снижения затрат для достижения желаемого состояния окружающей среды и ее отдельных компонентов. В связи с этим, система водоохранных мероприятий экономического характера направлена на создание механизма:

§ экономического стимулирования водоохраной деятельности;

§ инвестирования водоохраной деятельности;

§ платного водопользования.

Экономическое стимулирование заключается в создании благоприятных условий для хозяйственной деятельности конкретного водопользователя, который активно и постоянно проводит работу по охране вод от загрязнения и экономии водных ресурсов. Стимулирование выражается снижением налоговой ставки, регулированием нормативов, инвестирования водоохраной деятельности и других экономических рычагах. Все меры призваны сократить срок окупаемости затрат на водоохранные мероприятия и сделать экономически выгодным их проведение. Например, если предприятие планирует создание системы очистки стоков и занимается его реализацией, то органы надзора могут снизить плату за сверхлимитный сброс веществ на весь период проектирования и строительства очистных сооружений (до 3 лет). Осуществляется это двумя путями: снижение норматива платы или установление величины допустимого сброса на уровне временно согласованного сброса (ВСС). Величина ВСС превышает величину предельно допустимого сброса (ПДС), поэтому загрязнение водного объекта происходит, но предприятие попадает в более благоприятные экономические условия, что позволяет ему осуществить намеченную водоохранную деятельность по достижению нормативов ПДС.

Инвестиции (вложение капитала и приобретение активов, от которых ожидается получение дохода) позволяют разрабатывать и создавать водоохранные системы за счет привлекаемого капитала бюджетного и внебюджетного, в том числе и капитала частных лиц, что может снизить стоимость реализации водоохранных мероприятий для конкретного предприятия. Инвестиционные проекты находят применение в создание систем водоочистки, водосберегающих технологий.

Система платного водопользования включает следующие виды платежей:

§ платежи на воспроизводство и охрану водных ресурсов;

§ плата за право водопользования;

§ платежи за сбросы загрязняющих веществ, в том числе и налог с прибыли за экологически вредную продукцию или за использование технологий наносящих значительный вред природе.



Рис.8.14 Платежи, осуществляемые водопользователем при использовании водных ресурсов.

Платное водопользование является одним из методов регулирования водных отношений, оно преследует цели:

§ создание фондов финансирования водохозяйственных программ (улучшение качества вод, водообеспечение населения и отраслей экономики, снижение ущерба от проявлений вредного воздействия вод);

§ пополнение государственного бюджета;

§ стимулирование рационального использования водных ресурсов;

§ повышение эффективности природоохранной деятельности;

§ переход водного хозяйства, как отрасли экономики, на самоокупаемость.

Использование водных объектов ведет к нарушению их экологического равновесия. С этим связана проблема учета качества ресурса в зависимости от изменения его количества и оценка реальных затрат на восполнение природных богатств. Этим целям служат платежи на восстановление водных ресурсов и компенсационные платежи за то, что ресурс выходит из целевого назначения. Например, загрязнение водного объекта может привести к невозможности его использования для рыбохозяйственных и рекреационных целей; истощение водного объекта ухудшает условия использования для водоснабжения, водного транспорта и лесосплава. Данные платежи позволяют создавать специализированные фонды: фонд воспроизводства минерально-сырьевых ресурсов; фонд воспроизводства водных биологических ресурсов; фонд восстановления водных объектов.

Плата за воду - один из видов обязательных неналоговых платежей за пользование природными, в том числе и водными ресурсами. Плательщиками являются организации и предприниматели, непосредственно осуществляющие эксплуатацию водных объектов с применением сооружений, технических средств или устройств. Плата за воду осуществляется в виде водного налога.

Водный налог взимается в случае:

· забор воды из водных объектов;

· использование акватории водных объектов.

Платное водопользование должно осуществляться с учетом на основе контроля использования средств на водохозяйственные нужды, а ставка налога рассчитываться с учетом:

§ конкретной водохозяйственной обстановки;

§ степени воздействия на водные объекты.

Табл.8.9. Ставки водного налога за водопользование (цены 2000г.)

Водный объект и цели водопользования	Ставка налога
Забор воды в пределах лимитов, руб/тыс.м3
Реки	252 - 306
Подземные воды	300 - 384
Моря	4.32 - 14.88
Использование акватории поверхностных водных объектов, тыс.руб/км2*год
Реки, озера	30.84 - 33.96
Моря	27.72 - 44.88
Для целей гидроэнергетики, руб/Мвт*ч	8.76 - 9.00
Для целей лесосплава, руб/тыс.м3*100км	1183.2 - 1705.2

*Сверхлимитное водопользование предусматривает пятикратное увеличение налоговых ставок.

Водный налог не предусматривает плату за загрязнение водных ресурсов. Это учитывается специальными штрафными платежами. Эффективность действия штрафных платежей в первую очередь зависит от норматива платы. Штрафы могут привести к необходимости проведения водоохранных мероприятий, в случае вывода уровня доходности предприятия в не рентабельную зону производства, или приводить к потере части дохода (рис.8.15).

Рис.8.15. Схема эффективности штрафных платежей за сверхлимитный сброс загрязняющих веществ по отношению к водоохранным мероприятиям (ВОМ).

Платежи за сброс загрязненных сточных вод в водный объект определяются с учетом сброса загрязнений в пределах установленного норматива (Пн) и за сверхлимитный сброс (Псн). Нормативом является величина предельно допустимого сброса (ПДС), который рассчитывается для каждого загрязняющего вещества.

Пн = К*Снi*Мi ,руб. при М_i ? ПДС_i , (8.9)

где: К- коэффициент индексации платы; С_нi - норматив платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества в пределах допустимого норматива сброса (руб./т); М_i - фактический сброс i-го загрязняющего вещества (т); ПДС_i - предельно допустимый сброс i-го загрязняющего вещества (т); i - вид загрязняющего вещества (i = 1, 2 ... n);

n - количество загрязняющих веществ.

Сверхлимитный сброс предусматривает увеличение норматива платы и пятикратный повышающий коэффициент.

Псн = 5*К*Сснi*(Мi -ПДС),руб. при М_i ПДС_i (8.10)

где: С сн_i - норматив платы за сброс 1 тонны i-го загрязняющего вещества сверх установленного лимита (руб./т): Сснi Снi.

Лицензирование

Право на использование водного объекта закрепляется на основании договора водопользования или решения о предоставлении водного объекта в пользование.

Договор водопользования предусматривает плату за пользование водным объектом или его частью. Плата за пользование водными объектами устанавливается на основе следующих принципов:

§ стимулирования экономии воды и охраны водных объектов;

§ дифференциации нормативов платы в зависимости от природных особенностей речного бассейна, его значимости для экономики;

§ равномерности поступления платы за пользование водными объектами в течение календарного года.

Вопросы контроля и учета использования водных объектов решаются в рамках лицензирования водопользования.

Использование водных объектов осуществляется в виде общего, специального и особого водопользования.

Общее водопользование осуществляется физическими и юридическими лицами без применения сооружений, технических средств и устройств.

Специальное водопользование осуществляется физическими и юридическими лицами с применением сооружений, технических средств и устройств, при наличии лицензии на водопользование.

Особое водопользование предоставляется в случае обеспечения водой оборонных предприятий, энергетических систем, транспорта, а также для государственных и муниципальных нужд.

Водопользование не лицензируется в случае:

· общего водопользования;

· использования водных объектов для плавания на маломерных судах;

· разовых посадок (взлетов) воздушных судов;

· водопользования для пожарных нужд;

· забора воды из одиночных скважин и колодцев с применением бытовых насосов, первого водоносного горизонта, который не может быть использован для централизованного питьевого водоснабжения;

· пользования обособленными водными объектами.

В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации лицензия на водопользование выдается федеральным органом исполнительной власти, уполномоченного на выдачу лицензий.

При осуществлении лицензирования в области использования и охраны водных объектов должны учитываться наличие водных ресурсов, потребность в них водопотребителей и состояние водных объектов.

Лицензия на водопользование в зависимости от способов и целей водопользования должна содержать следующие сведения:

· характеристика объекта;

· о водопользователе (водопотребителе);

· способы и цели использования воды;

· границы предоставляемого в пользование водного объекта или его части, а при необходимости мест забора (сброса) воды;

· лимиты водопользования;

· обязательства водопользователя по отношению к водопотребителям;

· сроки действия лицензии;

· требования по рациональному использованию, охране водных объектов и окружающей природной среды.

Лицензия на водопользование должна также содержать регистрационный номер и дату регистрации, сведения об органе лицензирования, выдавшем лицензию, сведения о количестве и качестве забираемых и сбрасываемых сточных вод.

Лицензия на водопользование дает право ее владельцу на пользование водным объектом или его частью на определенных условиях в течение установленного срока. Водные объекты предоставляются юридическим лицам или гражданам в краткосрочное (до 3 лет) и долгосрочное (от 3 до 25 лет) пользование.

После рассмотрения и проведения экспертизы представленных заявителем документов принимается решение о выдаче или отказе в выдаче лицензии (в течение 30 дней).

Установление водопользования базируется на нормативах предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на водоток и его водосбор, что подразумевает установление лимитов водопотребления и водоотведения, норм предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты.

Лимитирование водопользования

Лимиты водопользования - это предельно допустимые объемы изъятия водных ресурсов или сброса сточных вод нормативного качества. Цель лимитирования - обеспечение потребностей в воде населения и отраслей экономики, поддержание оптимальных условий водопользования, с учетом соблюдения требований рационального использования водных ресурсов и улучшение качества воды и экологического состояния водных объектов. Лимиты устанавливаются водопользователю на определенный срок специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда. Лимиты водопользования (водопотребления и водоотведения) могут пересматриваться в связи с изменением состояния водных объектов или условий использования воды, указанных в лицензии.

Лимиты водопользования устанавливаются на основании:

§ заявленных ими потребностей;

водопотребитель рассчитывает необходимое ему для использования количество воды (Wисп) с учетом: объемов воды задействованной в технологическом процессе (Wтех); объемов хозяйственного - питьевого водоснабжения (Wх-п); потребностей в воде для подсобного и вспомогательного производства(Wвс); потерь воды (Wп), которые складываются из потерь в технологическом процессе, фильтрации, испарения и утечек вод (учитываются только предусмотренные проектом потери); плановая экономия воды (Wэк).

Wисп = Wтех + Wх-п + Wвс + Wп - Wэк (8.11)

§ состояния водного объекта.

Использования водного объекта не должно приводить к ухудшению его экологическое состояния. Допустимый для изъятия объем воды из рек определяется на основании водохозяйственных балансов с учетом естественного стока реки (Wр), объема полезных и экологических попусков (Wпоп), дополнительного ресурса воды (Wд.р.). Например:

Wлим = Wр + Wд.р. - Wпот (8.12)

Лимит водопользования для конкретного i-го пользователя устанавливается при соблюдении условия, учитывающего возвратные воды (Wвв):



Wлим ? - (8.13)

Лимиты использования подземных вод определяются величиной эксплуатационного ресурса (Wэксп):

Wлим = Wэксп Wэксп ? (8.14)

Предельно-допустимый сброс загрязняющих веществ в водный объект

Предельно допустимый сброс (ПДС) - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. Норматив ПДС предназначен для целей:

v поддержания водных объектов, в которые осуществляется сброс загрязнений, в состоянии, соответствующем экологическим требованиям,

v контроля соблюдения условий водоотведения

v расчета штрафных платежей.

Нормативы предельно допустимых сбросов (ПДС) используются:

§ при выдаче лицензий на водопользование;

§ для проведения контроля использования и охраны водных объектов;

§ при установлении размеров платежей за сброс загрязненных сточных вод;

§ для контроля эффективности водоохранных мероприятий.

Норматив ПДС обосновывается для каждого загрязняющего вещества, по каждому выпуску сточных вод. При этом учитываются:

§ нормативы качества воды применительно к виду водопользования;

§ ассимилирующая способность водного объекта на участке от места выпуска сточных вод до ближайшего контрольного створа качества воды;

§ фоновый состав и качество воды водного объекта (загруженность фона) выше места выпуска сточных вод.

Разработка нормативов предельно допустимого сброса включает:

§ изучение технологического цикла производства (схема системы водоснабжения и канализации, водохозяйственный баланс);

§ инвентаризацию источников сброса сточных вод (место расположение, объем стоков, список контролируемых загрязнителей);

§ расчет нормативов ПДС;

§ расчет фактических сбросов;

§ разработку плана водоохранных мероприятий по достижению нормативов ПДС.

Готовый проект ПДС заверяется руководителем предприятия и проходит согласование в следующих инстанциях:

o органах государственного санитарно-эпидемиологического надзора (Роспотребнадзор);

o органах комитета рыбного хозяйства (Рыбвод);

o региональных центрах по мониторингу окружающей среды (Гидромет);

o бассейновых и территориальных управлениях водных объектов (БВУ);