основы рад хим и био опас. Лекция 1 Тема лекции Введение. Основы химической и биологической безопасности

• Название: Лекция 1 Тема лекции Введение. Основы химической и биологической безопасности
• Дата: 23.04.2023
• Размер: 0.5 Mb.
• Имя файла: основы рад хим и био опас.doc
• Тип: Лекция; #1083995
• страница: 6 из 6

21. Какие существуют средства защиты кожи?

Практическое занятие №8

Тема: Определение водородного показателя растворов потенциометрическим методом.

Установление предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, отводимых со сточными водами в накопители

Цель работы

Ознакомление с методикой расчета нормативов предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязняющих веществ со сточными водами промышленных предприятий, городов, населенных пунктов, отводимыми в существующие накопители.

Теоретические сведения

Основным загрязнителем природных поверхностных и подземных вод являются сточные воды.

Сточные воды (СВ) делятся на три категории: промышленные (производственные), коммунальные (хозяйственно-бытовые) и дождевые (атмосферные).

В Республике Казахстан получили широкое распространение сбросы стоков в водоемы и водотоки, в естественные понижения рельефа местности, на поля фильтрации, а также в накопители. Количество загрязняющих веществ в сточных водах подлежит нормированию.

Нормирование качества сточных вод состоит в установлении совокупности допустимых значений показателей состава и свойств вод водоприемников (накопителей), в пределах которых обеспечиваются благоприятные условия водопользования.

Под сбросами в накопители понимается отведение загрязненных вод в специально созданные для этой цели сооружения.

Накопители сточных вод – искусственно созданные сооружения, в которые отводятся сточные воды как отдельных промышленных комплексов, предприятий, так и целых городов и населенных пунктов.

Накопители бывают замкнутые и проточные. В накопителях проточного типа воды частично разгружаются отведением стоков в реки и использованием стоков на орошение сельскохозяйственных культур, или происходит фильтрация сточных вод в подземные водоносные горизонты.

Под предельно допустимым сбросом (ПДС) вещества в водный объект понимается масса загрязняющего вещества (ЗВ) в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе.

Порядок выполнения расчета

1)Величины ПДС определяются как произведение максимального суточного расхода сточных вод q_ст (м³/час) на предельно допустимую концентрацию загрязняющего вещества С_пдс (г/м³):
ПДС = q_ст  С_пдс (3.1)
Метод установления предельно допустимой концентрации С_пдс основан на нормативах качества воды конечного водоприемника с учетом ассимилирующей, испарительной, фильтрующей способности накопителя при уже сформировавшемся фоновом состоянии.

2)Дальнейший расчет выполняется для веществ предельно допустимая концентрация которых больше фоновой концентрации водоприемника С_ф < С_пдк.

Основная расчетная формула имеет вид:
С_пдс = С_ф + (С_пдк – С_ф)  К_а (3.2)
где С_пдс – расчетно установленная концентрация загрязняющего вещества в сточных водах, обеспечивающая нормативное качество воды в контрольном створе, мг/л (в данном случае - в накопителе); С_ф – фоновая концентрация загрязняющего вещества в накопителе, в контрольном створе, мг/л; С_пдк – предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде конечного водоприемника сточных вод, мг/л; К_а – коэффициент, суммарно учитывающий ассимилирующую, испарительную и другие способности накопителя.

3) Коэффициент К_а определяется по формуле:
К_а = , (3.3)
где q_н - удельный объем воды накопителя, участвующий во внутриводоемных процессах, м³/год; q_u – удельный объем воды, испаряющейся с поверхности накопителя, м³/год; q_ф – объем сточных вод, фильтрующихся из накопителя, м³/год; q_п – объем потребляемой воды (если такие объемы имеются), м³/год; q_ст – расход сточных вод, отводимых в накопитель, м³/год.

Подставляя значения формулы (3.3) в уравнение (3.2), находим, что
С_пдс = С_ф + (С_пдк – С_ф)  , (3.4)
где значения q_н и q_u находим по формулам (3.5), (3.6):
q_н = (3.5) и q_u = , (3.6)
где Q – фактический объем накопителя сточных вод на момент расчета ПДС, м³; t_э – время фактической эксплуатации накопителя, годы; Q_u – испарительная способность накопителя, м³.
Необходимые для расчета С_пдс значения q_н, q_u, q_ф, q_п, q_ст, Q, t_э, Q_u представляются предприятием-водопользователем из проектных данных или материалов фактической инвентаризации систем водопользования.

В качестве С_ф необходимо использовать данные Казгидромета. Если Казгидромет не имеет постов наблюдения, в качестве С_ф необходимо использовать результаты анализов соответствующих региональных экологических служб либо аналитических лабораторий предприятия-водопользователя.

4)Рассчитав по формуле (3.7) объемы сточных вод, фильтрующихся из накопителя (q_ф) и подставляя результат в формулу (3.4), находим С_пдс по уравнению:
С_пдс = С_ф + (С_пдк – С_ф)  (3.8)
Приведенные в формуле (3.7) гидрогеологические характеристики – k, m, H₀, R, R_k – представляются также предприятием-водопользователем, осуществляющим сброс сточных вод, используя проектные данные или фактические материалы инвентаризации.

Если фоновая загрязненность накопителя по каким-либо показателям не позволяет обеспечить нормативное качество воды в контрольном створе, то ПДС по этим показателям устанавливается исходя из соблюдения природного фонового качества воды в месте отбора проб.

Если фактический сброс действующего предприятия меньше расчетного ПДС, то в качестве нормы ПДС принимается фактический сброс.

5)Если фоновые концентрации во много раз выше предельно допустимых концентраций воды накопителя «Н» С_ф > С_пдк, то формула (3.8) будет иметь следующий вид:
С_пдс = С_ф (3.9)
Тогда нет необходимости в выполнении расчета, и расчетные концентрации С_пдс для данных веществ будут равны фоновой концентрации С_пдс = С_ф.

6) Однако, реализуя 7, необходимо внести поправки и назначить в качестве допустимой концентрации С_пдс фактические концентрации:
С_пдс = С_факт. (3.10)
Далее ПДС рассчитывается по формуле (3.1).

?) Если фактическая концентрация какого-либо вещества в сточных водах больше расчетной С_факт. > C_{пдс расч.}, то для данного ингредиента необходимы мероприятия по снижению его концентрации и достижению норм ПДС.
Пример расчета
Предприятие «А» отводит свои сточные воды по категории «смешанные» (промышленные + хозбытовые) в пруд-накопитель «Н» с расходом сточных вод, равным q_ст = 200 м³/час или 4800 м³/сут (1,752 млн. м³/год, 0,056 м³/с). Рассчитать ПДС сточных вод в накопитель и определить необходимость мероприятий по снижению сбросов загрязняющих веществ и достижению норм ПДС.

Характеристика накопителя «Н»:

- объем накопителя Q = 68 млн. м³;

- испарительная способность Q_u = 11,4 млн. м³;

- время эксплуатации накопителя t_э = 22 года;

- удельный объем воды накопителя, участвующий во внутриводоемных процессах q_н = 309000 м³/год;

- удельный объем воды, испаряющейся с поверхности накопителя q_u = 52000 м³/год;

- объем сточных вод, фильтрующихся из накопителя q_ф = 350400 м³/год;

- на потребление вода из накопителя не используется, т.е. q_п = 0.

Таблица - Качественный состав сточных вод предприятия «А» и фоновые характеристики накопителя «Н»

№	Нормируемые показатели	Фоновое состояние нак. «Н», мг/л	Фактич. кон-центр-я ЗВ в СВ, мг/л	ПДКгиг, мг/л
1	Сухой остаток	3000	1200	1000
2	Сульфаты	620	320	500
3	Азот аммонийный	0,34	1,2	2,0
4	Нефтепродукты	0,06	1,9	0,3

Решение:

Вариант 1. Сформировано условие С_ф > С_пдк, т.е. когда фоновые концентрации во много раз выше предельно допустимых концентраций воды накопителя «Н». К числу таких показателей из числа приведенных в таблице 4.1 относятся сухой остаток и сульфаты (SO₄).

В таком варианте формула (3.8) будет иметь следующий вид:
С_пдс = С_ф
Тогда нет необходимости в выполнении расчета, и расчетные концентрации С_пдс для сухого остатка и сульфатов составят:
С_{пдс расч. (с.ост.)} = С_{ф (с.ост.)} = 3000 мг/л (г/м³)

С_{пдс расч. (SO )} = С_{ф (SO )} = 620 мг/л (г/м³)
Однако, реализуя п.3.7, вносим поправки в расчетно-установленные ПДС и назначаем в качестве допустимой концентрации С_пдс фактические концентрации:
С_{пдс (с.ост.)} = С_{факт. (с.ост.)} = 1200 мг/л (г/м³) вместо 3000 мг/л (г/м³)

С_{пдс (SO )} = С_{факт. (SO )} = 320 мг/л (г/м³) вместо 620 мг/л (г/м³)
Соответственно значения ПДС веществ составят:
ПДС_(с.ост.) = С_{пдс (с.ост.)}  q_ст = 1200 г/м³  200 м³/час = 24  10⁴ г/час

ПДС_{(SO )} = С_{пдс (SO )}  q_ст = 320 г/м³  200 м³/час = 64  10³ г/час
Вариант 2. Когда фоновая концентрация водоприемника в контрольном створе меньше ее предельно допустимой концентрации С_ф < С_пдк, тогда в полном объеме решается уравнение (3.8):
С_пдс = С_ф + (С_пдк – С_ф) 
Из числа показателей, приведенных в таблице 4.1 по варианту 2 нормы ПДС рассчитываются для азота аммонийного (NH₄) и нефтепродуктов.

Сначала находим q_н и q_u:
q_н = = = 3,09 млн. м³/год,
q_u = = = 0,52 млн. м³/год
Подставляя полученные результаты и фоновые показатели в формулу (3.8), находим:
С_{пдс расч. (NH )} = 0,34 + (2,0 – 0,34)  = 4,09 мг/л,
С_{пдс расч. (н/прод.)} = 0,06 + (0,3 – 0,06)  = 0,60 мг/л
Принимая во внимание п.3.7, корректируем С_пдс для азота аммонийного, так как его фактический сброс меньше расчетного:
С_{пдс (NH )} = С_{факт. (NH )} < С_{пдс расч. (NH )} = 1,2 мг/л (г/м³)
По формуле (3.1) находим ПДС для азота аммонийного:
ПДС _{(NH )} = 1,2 г/м³  200 м³/час = 240 г/час
В качестве нормы ПДС для нефтепродуктов назначается С_{пдс расч.} и равная 0,6 г/м³:
ПДС_{(н/прод.)} = 0,60 г/м³  200 м³/час = 120 г/час
Вывод. Значения предельно допустимого сброса для заданных ингредиентов составляют: ПДС_(с.ост.) = 24  10⁴ г/час; ПДС_{(SO )} = 64  10³ г/час; ПДС _{(NH )} = 240 г/час; ПДС_{(н/прод.)} = 120 г/час .

Поскольку фактическая концентрация нефтепродуктов в сточных водах в 3,4 раза больше расчетной концентрации (С_факт. > С_{пдс расч.}), то сброс сточных вод по содержанию нефтепродуктов осуществляется в сверхнормативных условиях, и для данного ингредиента необходимы мероприятия по снижению сбросов и достижению норм ПДС.

Исходные данные
Таблица1 - Варианты заданий

Вар.	Q, млн. м3	Qu, млн. м3	tэ, лет	qн, м3 год	qu, м3 год	Загрязняющие веще-ства и фактические концентрации их в сточных водах, мг/л	Фоновые конц-ции в накопи-теле, мг/л	ПДК, мг/л
1	2	3	4	5	6	9	10	11
1	10	2,4	5	44000	8000	Аммоний солевой, 5 Фосфаты, 2	2 4	2,6 3,5
2	15	3,1	7	78000	10600	Сульфаты, 200 Нитриты, 5	350 4	500 3
3	20	4,2	9	10000	15800	Хлориды, 150 СПАВ, 0,3	300 0,7	350 0,5
4	25	4,6	10	12500	22300	Нитриты, 2 Нитраты, 40	2,2 49	3 45
5	30	5,0	12	15600	28000	Сухой остаток, 650 Нефтепродукты, 0,1	750 0,2	1000 0,1
6	35	5,5	14	17500	31500	Медь, 1,2 Свинец, 0,04	1,5 0,02	1 0,03
7	40	6,0	16	20000	35000	Цинк, 6 Кадмий, 0,005	3 0,003	5 0,001
8	45	6,5	18	22000	38900	Железо, 0,2 Марганец, 0,3	0,2 0,2	0,3 0,1
9	50	7,5	20	25500	45800	Мышьяк, 0,07 Селен, 0,02	0,03 0,03	0,05 0,01
10	55	8,0	22	28000	49600	Нефтепродукты, 0,3 Кадмий, 0,002	0,05 0,003	0,1 0,001
11	60	9,5	24	30000	52700	Сухой остаток, 1200 Мышьяк, 0,06	500 0,08	1000 0,05
12	65	10,0	25	32500	56300	Медь, 1,3 Нефтепродукты, 0,2	1,2 0,08	1 0,1
13	70	10,5	28	34900	62400	Свинец, 0,05 Аммоний солевой, 4	0,02 3	0,03 2,6
14	75	11,0	30	38500	69300	Цинк, 6 Марганец, 0,2	3 0,3	5 0,1
15	28	4,5	6	12600	24900	Кадмий, 0,002 Железо, 0,5	0,003 0,2	0,001 0,3
16	33	4,8	8	15700	29600	Нитриты, 7 Аммоний солевой, 3	5 2,2	3 2,6
17	38	5,4	10	18000	33700	Нитраты, 50 Селен, 0,01	35 0,02	45 0,01

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	9	10	11
18	43	7,1	15	21400	37200	Фосфаты, 3,6 Сухой остаток, 900	4,2 650	3,5 1000
19	48	7,9	17	23600	43000	Сульфаты, 550 Медь, 1	400 2	500 1
20	53	8,5	19	26000	48400	Хлориды, 380 Кадмий, 0,002	250 0,004	350 0,001
21	58	9,2	21	27400	50100	СПАВ, 0,5 Цинк, 8	0,3 7	0,5 5
22	63	9,9	23	31000	54200	Нитраты, 50 Нитриты, 3	33 5	45 3
23	68	10,5	26	33000	60300	Свинец, 0,06 Нефтепродукты, 0,2	0,02 0,2	0,03 0,1
24	72	11,0	29	36000	64900	Сульфаты, 750 Кадмий, 0,005	300 0,003	500 0,001
25	78	12,0	33	38400	68600	Железо, 0,3 Свинец, 0,6	0,2 0,05	0,3 0,03

Примечание - q_п для всех вариантов принять равным нулю;

q_ф = 280600 м³/год.
Контрольные вопросы
1 Что является основным загрязнителем природных поверхностных и подземных вод?

2 Куда осуществляются сбросы стоков в Республике Казахстан?

3 Для какой цели осуществляется нормирование сбросов?

4 Дать понятие нормирования качества сточных вод.

5 Что понимается под сбросами в накопители?

6 Что такое «накопители сточных вод»?

7 Виды накопителей, их отличие.

8 Дать понятие предельно допустимого сброса вещества в водный объект.

9 По каким данным принимается для расчетов фоновая концентрация?

10 В каком случае необходимы мероприятия по снижению сбросов какого-либо вещества в водный объект?

Рекомендуемая литература

Основная

5. 
   Промышленная безопасность. Журнал (№№ 1 – 11). 1993 г.
   
6. 
   П.А. Долин. Справочник по технике безопасности.
   
7. 
   Шубин С.П. Гражданская оборона. Высшая школа. 1996.
   
8. 
   Мальцев В.А. Промышленная безопасность. М.: 1996.
   
9. 
   Цивиков М.П., Никаноров А.А., Серлин Б.М. Инженерно-спасательные работы.
   
10. 
    Бесков B.C., Софронов B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. - Москва: Химия, 1999.
    
11. 
    Форстер К.Ф. Экологическая биотехнология. - Москва: Знание, 1986.
    
12. 
    Цыганков А.Н. Экология и технология. - Москва: Знание, 1976.
    
13. 
    Белов А.Д. и др. Радиобиология. - Москва: Колос, 1999.
    
14. 
    Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. - Москва: ИВЦ Маркетинг, 2000.
    

Дополнительная

1. 
   Попов П.Н., Расторгуев Б.С. Вопросы расчета и конструирования специальных сооружений.
   
2. 
   Никитин В.С., Рябец В.А. Основные параметры взрыво-пожароопасности газов и паров. ВЦНЦИИОТ ВЦКПР, 1974.
   
3. 
   Гудериан Р. Загрязнения воздушной среды. М.: Мир, 1979.
   
4. 
   Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания.
   
5. 
   Хван Т.А., Хван П.А. Безопасность жизнедеятельности. Серия “Учебники и учебные пособия”. – Ростов на Дону: Феникс, 2000. – с. 236-300.
   
6. 
   Защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях./ Под.ред. В.П. Журавлев и др. – Москва: Из-во АСВ, 1999.-376с.
   
7. 
   Безопасность жизнедеятельности./С.В.Белов, А.В. Ильницкая и др.-Москва: Высшая школа, 1999.-448с.
   

8 Безопасность труда на предприятиях цветной металлургии. Сборник научных трудов. - Свердловск, 1983.

9 Кузнецов Г.А. Экология и будущее. - Москва: МГУ, 1988

10 Кутепов А.И. и др. Общая химическая техн