Промышленная экология. Изосина_Анна_Игоревна_Б20-621-1_П_Р_1_3. Практическая работа Расчёт загрязнений
 Скачать 46 Kb.
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Показатель | Количество загрязняющих веществ на 1-го жителя - а´, г/сут*чел |
| Взвешенные вещества | 65 |
| Азот аммонийных солей (N) | 8 |
| Фосфаты (Р2О5) В том числе от моющих веществ | 3,3 1,6 |
| Хлориды (Cl) | 9 |
| Поверхностно – активные вещества (ПАВ) | 2,5 |
Концентрацию загрязняющих веществ определяют исходя из удельного водоотведения на одного жителя.
Определяем концентрацию каждого загрязнения в отдельности по формуле 1 с использованием сведений из табл. 1.2.
Взвешенные вещества;
Азот (N);
Фосфор (P);
Хлориды (Сl);
Поверхностно активные вещества.
Для определения концентрации загрязнений сточных вод используем формулу
где Сб– концентрация загрязнений, мг/л;
а´- количество загрязнений в сточных водах в расчете на одного жителя, г/сут*чел (табл.1.2);
n–удельное водоотведение, л/сут*чел. Обычно n=300 л/сут*чел.
где: Ссм- концентрация загрязнений, мг/л;
Сб, - концентрация загрязнений в бытовых сточных водах, мг/л;
Qб- расход бытовых сточных вод, м3/сут;
Спр, - концентрация загрязнений в производственных сточных водах мг/л;
Qпр- расход производственных сточных вод отдельных предприятий, м3/сут.
Таблица 1.3. Исходные концентрации вредных веществ (примесей) в сточных водах, поступающих на очистные сооружения
| Объект водоотведения |  м3 / сут | Концентрация загрязнений, мг/л | |||||
| ПАВ | N | P | Cl | Взвешенныевещества | |||
| Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Молочный завод | 136,69 | - | 10 | 3 | 150 | 350 |
| 2 | РТС | 57,0 | 180 | - | - | 5 | 1200 |
| 3 | Баня | 6,9 | 120 | 5 | 14 | 5 | 300 |
| 4 | Прачечная | 7,73 | 120 | 5 | 14 | 5 | 300 |
| 5 | Ферма | 216,84 | 20 | 8 | 15 | 10 | 400 |
| 6 | Жилая зона | 1500 | 8,3 | 26,7 | 16,3 | 30 | 216,7 |
 | 1925,16 | 448,3 | 54,7 | 62,3 | 205 | 2766,7 | |
Контрольные вопросы
Перечислитьпоказателикачестваводы
Химические показатели воды:
жесткость,
активная реакция (pH),
окисляемость (БПК и ХПК),
минерализация (содержание растворенных солей).
Физические показатели воды:
температура,
цветность,
мутность,
привкус,
запах.
Охарактеризоватьводородныйпоказательводы
Показатель pH показывает активность ионов водорода (или гидроксид-ионов). При pH=7 вода нейтральная, при pH меньше 7 — кислая, при pH больше 7 —щелочная.
Определенное содержание ионов водорода в растворах связано с их кислотностью и определяется величиной, которая называется водородным показателем воды (pH). Для выражения содержания водородных ионов была разработана специальная величина. Это логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком: pH = -lg[H+].
Для речной воды водородный показатель (pH) варьируется между значениями 6,5–8,5, в дождевой воде и талом снеге – 4,6–6,1, в болотной жидкости – 5,5–6,0, в морской воде – 7,9–8,3.
Согласно установленным требованиям к составу воды в пунктах питьевого водопользования, водных объектах, в зонах рекреации и в водоемах рыбхозяйств величина водородного показателя (pH) не может выходить за пределы допустимого интервала значений 6,5–8,5.
Какоцениваютсяцветность,запах,цвет,вкусипривкусводы
Цветность - показатель, выражающий интенсивность окрашивания воды и измеряемый в градусах платинокобальтовой шкалы. Цветность воды определяется методом сравнения с эталонными образцами. Природные воды могут варьировать показатель цветности в широких пределах — от единиц до тысячи градусов. Высокая цветность — неблагоприятный показатель качества воды.
Визуальный показатель цветности для питьевой воды — не более 35 градусов по платинокобальтовой шкале.
Качество воды в рекреационных зонах водоемов тоже нормируется по цветности — она не должна визуально обнаруживаться в столбике воды высотой 10 см.
Мутность- характеристика мутности обусловлена присутствием в воде тонкодисперсных загрязнителей. Примеси могут быть в нерастворимой или в коллоидной форме, а по происхождению — органическими и неорганическими.
При лабораторных исследованиях качество воды мутность описывают, обращая внимание на следующие визуальные данные: слабая или заметная опалесценция; слабая, заметная или сильная муть.
Мутность питьевой воды не должна превышать 1,5 мг/дм³ по каолину, то есть должна быть не выше мутности стандартного образца с указанной концентрацией примеси.
Метод определения мутности — турбидиметрический, с использованием оптических свойств растворов. Мутность исследуемого образца сравнивают с мутностью стандартных растворов, результаты измерений выражают в мг/дм³ (для каолина).
Если в качестве стандартного образца используют суспензию формазина, мутность выражают в единицах мутности на кубический дециметр — ЕМ/дм³.
1,5 мг/дм³ по каолину соответствуют мутности 2,6 ЕМ/дм³ по формазину.
Запах воды обусловлен природой и концентрацией растворенных в ней веществ. На интенсивность запаха влияют факторы температуры, показатель pH, степень загрязнения источника водоснабжения, биологические и гидрологические факторы.
Запах воды — органолептический показатель. Интенсивность запаха измеряют и нормируют в баллах:
0 - отсутствие запаха (нет ощутимого запаха).
1 - очень слабый запах, не ощущаемый потребителем, но отмечаемый специалистом.
2 – потребитель обнаруживает слабый запах, если обратить на него внимание.
3 – запах заметен потребителем и вызывает у него неприятные ощущения при питье.
4 – отчетливый запах, заставляющие воздержаться от употребления воды.
5 – сильный запах, вода непригодна для питья.
Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, вяжущий и т.п.).
Привкус вызывают самые разные примеси - соли, органические соединения, ионы металлов. Наличие привкуса свидетельствует о загрязнении воды каким-то веществом или веществами.
Привкус, как и запах - органолептический показатель. Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20оС и оценивают по пятибалльной системе:
Вкус и привкус не ощущаются;
Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании;
Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание;
Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде;
Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья;
Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению.
Нормативами допускается привкус 2, максимум 3 балла.
Чемвызываетсяиобеспечиваетсямутностьипрозрачностьводы
Мутность воды – один из основных показателей, характеризующих ее качество. Мутностью называется снижение степени прозрачности жидкости из-за присутствия в ней мелкодисперсных взвешенных частиц различного происхождения, таких как песок, глина, ил, водоросли, а также микроорганизмы и планктонные организмы. Размер частиц, обуславливающих мутность воды, лежит в диапазоне 0,004–1,0 мм.
Мутность является полезным индикатором общей степени загрязненности воды, которая может являться результатом попадания в источники водозабора дождевых и талых вод, смывающих загрязнения с прибрежных зон, а также промышленных и сельскохозяйственных стоков.
Мутная вода непригодна для использования в быту, в связи с чем необходима ее очистка с помощью фильтров.
Датьпонятияокисляемости,щелочности,кислотностиижесткостиводы
Окисляемость воды – это показатель содержания в воде органических и минеральных веществ, выражается количеством кислорода в мг для окисления 1 л воды.
Виды окисляемости воды:
Перманганатная;
Бихроматная;
Йодатная;
Цериевая
Щелочностью воды называется суммарная концентрация содержащихся в воде анионов слабых кислот и гидроксильных ионов (выражена в ммоль/л), вступающих в реакцию при лабораторных исследованиях с соляной или серной кислотами с образованием хлористых или сернокислых солей щелочных и щелочноземельных металлов.
Водородный показатель, pH — мера кислотности водных растворов. Ассоциирована с концентрацией ионов водорода, что эквивалентно активности ионов водорода в сильно разбавленных растворах. Для водных растворов водородный показатель pH < 7 соответствует кислотному раствору, тогда как pH > 7 — основному.
Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом кальция и магния (так называемых солей жёсткости).
Чтотакоекратностьразбавлениясточныхвод
Разбавление сточных вод — это процесс уменьшения концентрации примесей в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления
ЧтотакоеПДСзагрязняющихвеществ.Вкакихединицахизмеряется
Предельно допустимый сброс (ПДС) – масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с цель обеспечения норм качества воды в конкретном пункте.
Измеряется в мг/с.
Чтотакоесамоочищающаясяспособностьводывгидросфере
Процесс самоочищения в гидросфере связан с круговоротом воды в природе. В водоемах этот процесс обеспечивается совокупной деятельностью организмов, которые их населяют. В идеальных условиях процесс самоочищения протекает достаточно быстро, и вода восстанавливает свое первоначальное состояние. Факторы, обусловливающие самоочищение водоемов, можно разделить на три группы: физические, химические, биологические.
Среди физических факторов основными являются разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Например, интенсивное течение реки обеспечивает хорошее перемешивание, в результате чего снижается концентрация взвешенных частиц. Оседание в воде нерастворимых частиц в процессе отстаивания загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Под действием силы тяжести микроорганизмы осаждаются на органических и неорганических частицах и постепенно опускаются на дно, подвергаясь при этом действию других факторов. Увеличение интенсивности действия физических факторов способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. При воздействии ультрафиолетового излучения происходит обеззараживание воды, основанное на прямом губительном воздействии этих лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.
Какиеотраслинародногохозяйстваявляютсяосновнымизагрязнителямигидросферы
Энергетика
Горнодобывающая промышленность
Сельское хозяйство
Химическая промышленность
Какиезагрязняющиевеществарегистрируются вр.ИжспревышениемПДК
Сбросы загрязняющих веществ в р. Иж г. Ижевска
в 2006 году по ингредиентам (тонн/год)
| Ингредиенты | р.Иж |
| БПК полное | 37,392 |
| Взвешенные вещества | 168,1 |
| Нефтепродукты | 15,65 |
| Сухой остаток | 718,5 |
| Азот аммония | 5865,0 |
| Железо | 11408,0 |
| Медь | 107,0 |
| Никель | 139,0 |
| Азот нитратов | 4429,1 |
| Азот нитритов | 7810,2 |
| СПАВ | 61,8 |
| Сульфаты | 110,4 |
| Фосфор | 195,4 |
| Хлориды | 108,1 |
| Хром | 20,0 |
| Цинк | 479,5 |
| ВСЕГО: | 31673,1 |
Чтотакоебиохимическоепотреблениекислорода.Откаких факторовзависитего увеличение
Биохимическое потребление кислорода (БПК) — количество кислорода, израсходованное на аэробное биохимическое окисление под действием микроорганизмов и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде.
БПК является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоёма органическими веществами, он определяет количество легкоокисляющихся органических загрязняющих веществ в воде.
При анализе определяется количество кислорода, ушедшее за установленное время (обычно 5 суток — БПК5) без доступа света при 20°С на окисление загрязняющих веществ, содержащихся в единице объема воды. Вычисляется разница между концентрациями растворённого кислорода в пробе воды непосредственно после отбора и после инкубации пробы.
Как правило, в течение 5 суток при нормальных условиях происходит окисление 70 % легкоокисляющихся органических веществ. Практически полное окисление (БПКполн или БПК20) достигается в течение 20 суток.
Для источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (ГОСТ 2761-84) и водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях, БПКполн не должно превышать 3 мг О2/л, для водоемов культурно-бытового водопользования — 6 мг/л. Соответственно, предельно допустимые значения БПК5 для тех же водоемов равны 2 мг/л и 4 мг/л, соответственно.
Какборотьсясжѐсткостьюводы
Жёсткость вредит не только нагревательным элементам техники, но также отрицательно влияет на эффективность работы моющих средств и может негативно сказываться на вкусовых свойствах воды. Жесткая вода не дает пены с мылом, затрудняет стирку. Поэтому желательно очищать питьевую воду от всех видов жёсткости, как растворимой, так и нерастворимой. С этой целью используются картриджные фильтры разных типов и системы обратного осмоса, когда требуется очистка небольших количество воды (литры или десятки литров воды в сутки). А для общедомовой очистки используются системы фильтрации на основе засыпных фильтров большой производительности, до нескольких м3 в сутки.
Обезопасить стиральную машину от выпадения накипи можно, однако, и без всякой очистки воды. Для этого достаточно всего лишь не использовать программы, в которых полагается нагрев воды свыше 60-70 С. Современные моющие средства и современные стиральные машины отлично отстирывают и при комнатной температуре воды. При таких условиях стирки накипь вашей стиральной машине не грозит.
Отметим, что слишком мягкая вода, из которой удалены все соли, также может быть опасна для бытовой техники. В частности, мягкая вода обладает повышенными коррозионными свойствами, быстрее разрушает металлические стенки трубопроводов и детали систем отопления и водоснабжения.
Какойхимическийэлементособымобразомлимитируетсяпосодержаниювводе
Состав водопроводной воды сильно разнится в зависимости от того, где вы ее пьете, но в той или иной мере включает в себя добрую половину химических элементов таблицы Менделеева. Основной состав воды прост: в ней обязательно содержатся кислород и водород (которые, собственно, и образуют молекулу воды Н₂O) и микроскопические пузырьки воздуха, состоящие из кислорода, углекислого газа и азота.
В воде может содержаться хлор – он необходим для дезинфекции. Для осаждения примесей, замутняющих воду, используются соли алюминия. Если у вас в районе старые трубы, тогда медь и железо с их стенок вполне могут оказаться в вашем стакане.
Состав воды, поступающей из водозаборных сооружений, зависит от того, откуда ее черпают: из реки, водохранилища, артезианской скважины или из других мест. В ее состав могут входить такие элементы как кальций, натрий, калий, магний, сера, бром, фтор и органические соединения. Все они обычно связаны друг с другом и с остальными, ранее упоминавшимися веществами, например хлором или кислородом.
В водопроводную воду часто добавляют дополнительный фтор. Аналогично фторосодержащей зубной пасте такая жидкость служит для укрепления зубной эмали и предотвращения кариеса. Стоит отметить, что во многих районах земного шара количество фтора в воде превышает допустимые нормы и на водоочистных сооружениях в этих местностях применяется обратный процесс – дефторирование.
Разумеется, химический состав воды из-под крана строго регламентируется и контролируется. Вода подвергается тщательной очистке и обеззараживанию, поэтому в большинстве случаев ее можно без опасений пить даже без очистки или кипячения
Чтотакоесточныеводы.Какониобразуютсяиклассифицируются
Сточными называются те воды, которые в результате использования приобрели различные примеси, и воды атмосферных осадков, стекающие с территории населенных мест.
Сточные воды подразделяются на три главные категории:
бытовые;
производственные (технологические);
атмосферные, иначе – дождевые (ливневые).
В зависимости от категории эти воды имеют различные происхождение, вид и качественную характеристику загрязнений. Соответственно, есть и специфика в реализации их очистки.
Бытовые сточные воды. Их образуют стоки из зданий, сооружений и объектов жилого и общественного назначения: квартир, бань, прачечных, предприятий медицинского обслуживания и общественного питания, культурно-массовых учреждений и т. п. К источникам относятся и бытовые помещения промышленных предприятий. Основными загрязнителями являются физиологические продукты жизнедеятельности человека (фекалии и др.) и хозяйственные отходы.
Производственные сточные воды. Они состоят из вод, пропущенных через технологический процесс. Эти водные смеси уже не отвечают по качеству соответствующим требованиям, не могут быть вновь использованы и подлежат удалению. Производственные стоки различают по условиям образования и составу. В соответствии с этим они делятся уже на такие категории:
Чтотакоепредельнодопустимыйсброс
Предельно допустимый сброс (ПДС) — экологический норматив: масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте;
Какиеосновныеэтапыочисткипроходятсточныеводы
Непосредственно перед вторичным использованием и выпуском в водоемы бытовые и промышленные сточные воды подвергаются многоступенчатой очистке.
Этот процесс делится на фазы, каждая из которых направлена на устранение конкретного типа, разновидности и объема загрязнений разного происхождения.
Основные этапы очистки сточных вод:
механический;
биологический;
физико-химический;
дезинфекционный.
Период и характер обработки водных масс на каждом этапе зависит от множества факторов, в числе которых производственный потенциал очистных сооружений и требования к составу воды после очищения.
Механический этап очистки
Технический процесс очищения сточных вод начинается с механического этапа, на котором происходит задержание нерастворимых примесей. Специальный комплекс из нескольких установок очищает водный поток от шлама (загрязнений органического и неорганического происхождения), одновременно подготавливая его к биологической очистке.
Оборудование для механической очистки:
решётки и сита;
механические грабли МГ;
решетки механические унифицированные РМУ;
дробилки и решетки-дробилки;
шнековые транспортеры и шнековые прессы;
песколовки;
первичные отстойники;
скребковые и цепные механизмы;
сетчатые микрофильтры и сетки барабанные с ультрафиолетовыми лампами;
Биологический этап очистки
Для удаления органического мусора, биогенных веществ и растворенных в водной массе включений применяется биологический метод очистки.
При помощи специальных микроорганизмов, которые формируют активный ил, сточные воды проходят глубокую очистку. В первую очередь устраняются органические частицы азота и фосфора, а очищаемая жидкость минерализуется. При этом взвешенная органика оседает на дно, после чего осадок и плавающие загрязнения удаляются из резервуара.
Оборудование и установки, которые используются на биологическим этапе очистки:
аэротенки (аэробная очистка бактериями);
вторичные отстойники (илососы, илоскребы);
биофильтры;
метантенки (анаэробное брожение).
Физико-химический этап очистки
Физико-химические методы очистки сточных вод включают в себя сложную систему мероприятий, которые направлены на очистку стоков от растворенных примесей и взвешенных веществ.
В зависимости от физико-химического состава загрязнений применяются следующие технологии очистки:
флотация (нефтеловушки);
центрифугирование;
обезвоживание ила и шлама (фильтр-прессы, шнековые дегидраторы);
ионный обмен;
электрохимическая очистка;
гиперфильтрация;
обратный осмос.
Помимо перечисленных методов водоочистные сооружения нередко осуществляют дополнительную седиментацию фосфора солями Fe и Al, электрофлотацию и специальную обработку водным паром (для извлечения летучих веществ).
Дезинфекция
На завершающей стадии очистки проводится обеззараживание сточных вод и подготовка их к сбросу в водоем или на рельеф местности.
Способы дезинфекции воды:
ультрафиолетовое облучение;
хлорирование;
обеззараживание гипохлоритом натрия;
озонирование.
Для проведения последнего этапа применяются микрофильтры с бактерицидными лампами, УФ-установки, которые отличаются высокой эффективностью и не требуют серьезных эксплуатационных затрат.