Назовите основные этапы расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ в сбросе сточных вод

Управление уровнем загрязнения воды в реке

 

Цель работы: выбор оптимальных параметров функционирования природно-хозяйственной системы, сочетающих получение прибыли от ведения хозяйственной деятельности и соблюдения нормативов качества окружающей среды.

Программа «Малая река» моделирует функционирование природно-хозяйственной системы. Цель программы – получение максимальной прибыли от функционирования предприятия, фермы и выращивания сельскохозяйственной продукции. Итоговая прибыль представляет собой разницу между полученными доходами от осуществления хозяйственной деятельности и затратами на природоохранные мероприятия, а также ущерба, величина которого определяется уровнем загрязнения воды в реке. Таким образом, основная задача – получение максимальной прибыли без загрязнения реки.

Описание элементов природно-хозяйственной системы

Участок реки длиной 8640 м, шириной 10 м, глубиной 3 м, средней скоростью течения 6 м/с. Во время паводка скорость течения и расход воды в реке повышаются.

Промышленное предприятие, расположенное на берегу реки на расстоянии 1800 м от начала участка, загрязняющее воду реки стоками, содержащими органическое загрязняющее вещество по БПК5 (биологическое потребление кислорода для разложения органики в течение 5 дн.). Количество сточных вод зависит от интенсивности работы предприятия, которая может изменяться от 0 до 150 усл. ед. продукции в сутки. Производство единицы продукции дает 0,1 м³ стоков с концентрацией органического загрязняющего вещества по БПК5 2000 мг/л.

Животноводческий комплекс, расположенный на берегу реки на расстоянии 5400 м от начала участка, на котором можно выращивать свиней (количество от 0 до 2000 голов) или крупный рогатый скот (от 0 до 1000). На животноводческом комплексе в сутки на свинью образуется 4,5 л навозной жижи с БПК5 – 6000 мг/л, на корову – 14 л с БПК5 – 8000 мг/ л.

Сельскохозяйственные угодья, на которых можно выращивать пшеницу, рожь, ячмень, кукурузу, картофель. Для повышения урожайности есть возможность внесения азотных, калийных, фосфорных удобрений (максимально по 25 кг/га), органических удобрений (максимально 5 т/га), известкование почвы (почва требует известкования) (максимально 3 т/га), применения ядохимикатов (метафоса – для борьбы с вредными насекомыми, цинеба – для борьбы с болезнями растений, атразина – для борьбы с сорняками). При использовании ядохимикатов и удобрений необходимо учитывать, что:

– дождевые и паводковые стоки будут загрязнять воду реки тем сильнее, чем больше внесено удобрений и ядохимикатов;

– накопление веществ, неусвоенных растениями, в почве влияет на величину загрязнения реки;

– существенное влияние на качество воды оказывают донные осаждения.

Жилой поселок забирает воду реки для своих нужд. Если вода в реке недостаточно чистая, то затрачиваются средства на ее очистку. В модели установлен предел допустимых концентраций (ПДК) по:

кислороду – не менее 4 мг/л;

БПК – не более 6 мг/л;

атразину – не более 0,005 мг/л;

метафосу – не более 0,02 мг/л;

цинебу – не более 0,03 мг/л.

Передвижная станция контроля качества воды анализирует содержание кислорода, БПК5, атразина, метафоса, цинеба в воде в любом выбранном месте реки.

Управление природно-хозяйственной системой

Управляющее воздействие осуществляется в течение пяти годовых циклов. Под управляющим воздействием понимается:

– выбор интенсивности работы промышленного предприятия;

– выбор количества голов скота для выращивания на ферме (свиньи или крупный рогатый скот);

– выбор методов очистки сточных вод промышленного предприятия и фермы;

– выбор сельскохозяйственных культур для выращивания в бассейне реки;

– выбор количества применяемых удобрений и ядохимикатов;

– размещение передвижной станции контроля качества воды;

– выбор мероприятий по охране чистоты реки.

Работа с программой

Режимы программы

Помощь – имеется подменю:

Правила – правила работы с программой (на экран выдается информация о моделируемой экологической системе, о цели игры, о возможных управляющих воздействиях на систему, о стоимости природоохранных мероприятий и т. д.);

Схема – схема взаимодействия блоков системы (т. е. графическое изображение связей, моделируемых в программе);

Природоохранные мероприятия – информация о природоохранных мероприятиях, моделируемых в программе (т.е. информация об эффективности разных методов очистки сточных вод, о влиянии разных видов вспашек на уменьшение дождевого стока, о влиянии лесополосы и искусственной аэрации);

Текущая оценка – оценка деятельности обучаемого по турам (дается сообщение о полученной прибыли и экономическом ущербе за прошедшие туры работы с программой);

Управление – имеется подменю:

Предприятие – задаются интенсивность работы предприятия (0–150) и способ очистки сточных вод;

Ферма – задаются поголовье скота (свиньи или крупный рогатый скот) для выращивания на ферме и метод очистки сточных вод;

Урожай – выбираются сельскохозяйственная культура для выращивания на полях и дозы применяемых удобрений и пестицидов;

Вспашка – выбирается вид вспашки;

Лесополоса – выбирается ширина защитной лесополосы;

Аэрация – выбирается место искусственной аэрации;

Счет – вычисления концентраций кислорода, БПК-5, атразина, цинеба и метафоса по месяцам в течение года. Перед этим предлагается выбрать расположение передвижной станции контроля качества воды (клавиши «влево», «вправо» и «Enter»).

«Esc» – выход в операционную систему.

Краткое руководство

После загрузки программы на экране появится заставка программы «МАЛАЯ РЕКА». Для продолжения работы необходимо нажать пробел.

В программе предусмотрено два вида ввода данных:

1) ввод числовых значений осуществляется с помощью клавиш 0, 1, 2, …, 9. Дробная часть числа отделяется точкой (например 3.5). После набора числа необходимо нажать клавишу «Enter»;

2) выбор с помощью клавиш «↑» (стрелка вверх), «↓» (стрелка вниз) и «Enter».

В начале тура задаются параметры функционирования системы: интенсивность работы промышленного предприятия, поголовье скота для выращивания на ферме, методы очистки сточных вод предприятия и фермы, полевая культура для выращивания на прибрежных полях, количество применяемых удобрений и пестицидов, вид вспашки, ширина лесопосадок вдоль реки, искусственная аэрация.

После задания параметров на экране можно наблюдать динамику концентраций кислорода, БПК5, атразина, цинеба, метафоса в речной воде и изменение уровня воды в реке. Шаг вычислений – 1 месяц. Можно посмотреть динамику концентраций веществ после дождя в течение 72 ч, а также изменения концентрации веществ не только в месте нахождения передвижной станции контроля качества воды, но и вдоль реки в выбранном месте (клавиши F8 и F9 соответственно).

После окончания 5 лет игрового времени программа дает оценку деятельности обучаемого.

 

Практическая часть

Выбор оптимальных параметров функционирования природно-хозяйст­венной системы. Необходимо рассмотреть несколько стратегий функционирования системы.

Первый цикл. Зависимость прибыли и уровня загрязнения от вида природоохранных мероприятий (в циклах управляющих воздействий изменяется только вид очистки сточных вод).

Результаты осуществления стратегии оформите в виде таблицы 5.1, сделайте вывод.

 

Таблица 5.1 – Результаты функционирования природно-хозяйственной системы

Показатель	Первый год	Второй год	Третий год	Четвертый год	Пятый год	Сумма
Прибыль
Экономический ущерб
Оценка действий обучаемого

 

Второй цикл. Зависимость прибыли и уровня загрязнения от наличия / отсутствия лесополосы, осуществления аэрации.

Результаты осуществления стратегии оформите в виде таблицы 5.1, сделайте вывод.

Третий цикл. Зависимость прибыли и уровня загрязнения от различных видов сельскохозяйственных культур и доз удобрений.

Результаты осуществления стратегии оформите в виде таблицы 5.1, сделайте вывод.

Четвертый цикл. Подбор оптимальных параметров функционирования системы.

Результаты осуществления стратегии оформите в виде таблицы 5.1, сделайте вывод.

Контрольные вопросы

1 От каких параметров зависит загрязнение воды в реке?

2 Какие виды очистки сточных вод вы знаете? Какие из них являются наиболее эффективными?

3 Какие виды вспашки применяются? Какое влияние вид вспашки оказывает на уровень загрязнения воды в реке?

4 Существует ли зависимость между видом выращиваемых сельскохозяйственных культур, животных и вносимых доз удобрений?