Одной из наиболее масштабных экологических проблем экономически развитых стран является загрязнение водных объектов (ВО) сточными водами (СВ), отводимыми от промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных предприятий. В ряде постсоветских стран, в частности в Российской Федерации и на Украине, с целью недопущения уровня загрязненности ВО выше безопасного разрабатываются и утверждаются нормативы сбросов загрязняющих веществ в виде разрешенной к отведению в ВО массы вещества в единицу времени [1, 2]. Под загрязняющим веществом при этом подразумевают также интегральные показатели качества воды, характеризующиеся содержанием в воде определенных примесей и измеряемые в единицах концентрации: химическое потребление кислорода (ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК), общая минерализация и др.
Разработка норм водоотведения включает в себя расчет допустимого состава СВ путем решения задачи, обратной задаче прогнозирования качества воды ВО: рассчитываются концентрации веществ в СВ, не приводящие к превышению законодательно утвержденных предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в ВО. При этом в существующей методической литературе [3, 4] не учитывается возможная взаимозависимость концентраций веществ в СВ на выходе из очистных сооружений (ОС). Данное обстоятельство может привести к технологически недостижимому результату расчета: сочетание расчетных допустимых концентраций веществ в СВ окажется нереальным для рассматриваемых ОС. Прежде всего это относится к сложным веществам, когда концентрация сложного вещества и его составляющих находится в функциональной зависимости (например, сульфат натрия и натрий-ион) [5]. Однако помимо функциональной, зависимость концентраций веществ на выходе из ОС может носить и стохастический (вероятностный) характер. Подобная зависимость возникает в силу комплексного характера очистки СВ (одновременной очистки по нескольким показателям), а также в силу наличия ряда случайных природных и технических факторов, влияющих на эффективность очистки.