Учебно-методический комплекс дисциплины «экология и устойчивое развитие» для всех специальностей учебно-методические материалы
Выcокотемпературное обезвреживание газов
жүктеу/скачать 5.01 Mb.
|
Выcокотемпературное обезвреживание газов Методы прямого сжигания применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсичных, а также неприятно пахнущих веществ (НПВ). Их преимуществами является относительная простота аппаратурного оформления и универсальность использования, так как на работу термических нейтрализаторов мало влияет состав обрабатываемых газов. Суть высокотемпературного сжигания заключается в окислении обезвреживаемых компонентов кислородом. Они применимы для обезвреживания практически любых паров и газов, продукты сжигания которых менее токсичны, чем исходные вещества. Процесс проводят в обычных или усовершенствованных топочных устройствах, в промышленных печах и топках котельных агрегатов, а также в открытых факелах. Принципиальные схемы термических нейтрализаторов представлены на рисунке 11. 
Рисунок 11 Схемы термических нейтрализаторов промышленных газовых отходов без теплообменника (а) и с теплообменником (б). Конструкция нейтрализатора должна обеспечивать необходимое время пребывания обрабатываемых газов в аппарате при температуре, гарантирующей возможность достижения заданной степени их обезвреживания (нейтрализации). Время пребывания обычно составляет 0,1 - 0,5 с (иногда до 1 с), рабочая температура в большинстве случаев ориентирована на нижний предел самовоспламенения обезвреживания газовых смесей и превосходит температуру воспламенения на 100- 150 С. Практическое занятие 10 Тема 10 Расчёт эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде загрязнением атмосферы. Цель занятия. Освоение методики и приобретение навыков расчёта эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде загрязнением атмосферы. Контрольные вопросы: 1 Как проводится укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения атмосферы. 2 Как и кто осуществляет контроль ПДВ и состояния окружающей среды.
1 Изучите методику расчёта эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде загрязнением атмосферы. 2 Подготовиться к проверке знаний по тестам. 3 Произведите расчет по полученному варианту. Сделайте соответствующие выводы. Рекомендуемая литература: 1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007. 2 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с. 3 Григорьева И.Я. Практикум по экологии и устойчивому развитию, - Семипалатинск,2008. Освоение методики определения интенсивности фотосинтеза по содержанию углерода.
Воздействие загрязнений на природу, человека, здания и сооружения, сельскохозяйственные угодья и т.п. оценивают величиной экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Для предупреждения воздействия загрязнений на атмосферу требуются большие затраты на устройство систем очистки воздуха, на создание санитарно-защитных зон, на удаление источников загрязнения за пределы города и т.п. Экономическая оценка ущерба Уа (тенге/год), причиняемого годовыми выбросами загрязнений в атмосферу, для всякого источника определяется по формуле: Уа = Уа*Ка fa Р (19) где уа - константа, численное значение которой принимается по ставкам платежей, утверждаемых акимами областей по регионам. Таблица 9 Ставки платы за загрязнение атмосферы по Восточно-Казахстанской области на 2005-2006 г.( на 2008г. См. приложение)
Ка - показатель относительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над различными территориями (для территории промышленных предприятий Ка = 4); Таблица 10
fa - поправка, учитывающая характер рассеивания примеси в атмосфере; Р - приведенная масса годового выброса загрязнений из источника, усл.т/год. Поправку fa определяют в зависимости от скорости оседания частиц: 1. для газообразных примесей и легких мелкодисперсных частиц с очень малой скоростью оседания (менее 1 см/с) принимают : fa= (100/(100 + *Н)) * (4/ (1 + U)) , (20) где Н - геометрическая высота устья источника, м; U - среднегодовое значение модуля скорости ветра, м/с; г 2. для частиц, оседающих со скоростью от 1 до 20 см/с (сажа, копоть) поправку определяют по формуле: для частиц, оседающих со скоростью свыше 20 см/с: fa = 10. Значение приведенной массы Р годового выброса загрязнений в атмосферу из источника опреде ют по формуле: усл.т (22)
где А, - показатель относительной опасности (агрессивности) примеси, усл.т/т; Mj - масса годового выброса примеси в атмосферу, т/г; п - общее число примесей, выбрасываемых источником в атмосферу. А=1/ ПДКс.с . (23) где ПДКс.с. - предельно допустимая концентрация вредного вещества среднесуточная, мг/м3 При оценке ущерба от выбросов необходимо учитывать все выбрасываемые в атмосферу вещества, включая микропримеси. Практическое занятие 11 Тема 11 Расчет нормативов предельно допустимого сброса загрязняющих веществ в водоем. Цель занятия. Изучение методики и приобретение навыков расчета и установления предельно допустимых сбросов вредных веществ в ОС сточных вод промышленными предприятиями. Контрольные вопросы: 1 Какие ЗВ содержатся в сбрасываемых в ОС сточных водах различными промышленными предприятиями? 2 Расскажите о мероприятиях по снижению загрязнений водного бассейна. 3 При разработке и оформлении проекта нормативов ПДС какими документами руководствуются? 5 Дайте определение понятиям: ПДС, ВСС. 6 Кем контролируется соблюдение установленных нормативов? Методические рекомендации. 1 Самостоятельно изучить методические указания по расчету предельно допустимых сбросов (ПДС) промышленных источников. 2 Проверка преподавателем домашнего задания - знание методики расчета . 3 Произвести расчёт предельно допустимых сбросов (ПДС) промышленных источников согласно варианта. 4.Оформление результатов расчета. Написание выводов по теме.
1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007. 2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998. 3 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с. 4 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов,-ЮНИТИ-Дана,2000
Промышленные предприятия являются крупными потребителями чистой воды. Воду расходуют непосредственно при технологических процессах, для санитарно-гигиенических целей, в виде теплоносителя (пар), для поливки территории и т.д. На режим образования сточных вод, их состав и количество влияют вид перерабатываемого сырья, технологический процесс производства, количество потребляемой воды, местные условия и т.д. Сточные воды - это воды. Отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека и получившие при этом дополнительные примеси (загрязнения), которые изменили их первоначальный физико-химический состав или физические свойства. Показатели, характеризующие состав сточных вод - это показатели характеризующие общие свойства воды (органолептические, физико-химические), содержание нерастворенных примесей (взвешенных веществ и их зольность), общее содержание растворенных веществ (органических и неорганических примесей). К органолептическим и физическим показателям качества воды относят температуру, цветность, запах, прозрачность, мутность и плотность. К основным химическим показателям воды относят определение общей кислотности и щелочности, рН, содержание взвешенных веществ, содержание жиров, органических примесей и др. Биохимическая потребность в кислороде ( БПК) указывает на степень загрязнения сточной воды органическими примесями, способными к биологическому разложению. БПК - это такое количество кислорода (в мг), которое расходуется на биохимическое окисление органических веществ под действием аэробных микроорганизмов - минерализаторов. Расход кислорода определяют на 1 л сточной воды, т.е. БПК имеет размерность мг/л. Поскольку не все вещества окисляются биохимически, для полной оценки загрязнений сточных вод определяют химическую потребность в кислороде (ХПК), которая выражает количество кислорода (в мг), потребного для окисления органических веществ в 1 л сточной воды. ХПК характеризует полное содержание органических веществ в воде. Расчет количества отводимых сточныхводпромышленных предприятиях Количество производственных сточных вод зависит от вида предприятия, его производительности и от способа водопользования на данном предприятии (приложения 3,4). На промышленных предприятиях водоотведение осуществляется неравномерно вследствие неравномерной загрузки оборудования по сменам, а также залпового выпуска отработавшей воды из резервуаров, ванн или машин, а также специфики технологических процессов. В связи с этим при расчете объема сточных вод необходимо учитывать коэффициент часовой неравномерности водоотведения. Расчет количества воды, отводимой в канализацию на промышленных предприятиях, осуществляется по формуле:  (24)
где Q - количество производственных сточных вод, м /ч; q - норма водоотведения, м3/т; М - производительность предприятия по перерабатываемому сырью, т/см; К - коэффициент часовой неравномерности водоотведения; Т - число часов работы в смену. Неравномерность водоотведения зависит как от времени суток, так и от периода года. Суточный коэффициент неравномерности водоотведения при 2-х и 3-х сменной работе летом равен 2,5 - 3, зимой при односменной работе - 1,5. Основным критерием качества воды любого водного объекта является соотношение реальных концентраций вредных веществ и соответствующих предельно допустимых концентраций (ПДК). Основой для нормирования качественного и количественного состава сбрасываемых сточных вод являются предельно допустимые сбросы (ПДС) вредных веществ. ПДС - это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного бассейна в единицу времени при условии обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. Величины ПДС устанавливают по каждому вредному компоненту сточных вод на основании соответствующих ПДК и с учетом характеристик водного объекта, в который поступают стоки.
по назначению - на хозяйственно-питьевые (I категория), рыбохозяйственные и культурно-бытовые (II категория). Для любой категории водопользования расчет ПДС ведется с учетом ПДК веществ в воде, а также общих требований к составу и свойствам воды. Не зависимо от вида загрязнения, типа водного объекта и категории водопользования величину ПДС (г/ч) рассчитывают по формуле: ПДС = Q *СН, (25) где Q - наибольший среднечасовой расход сточных вод, м3/ч; Сн - нормативная концентрация загрязняющих веществ в очищенных сточных водах, г/м3. Величина концентрации Сн принимается с учетом категории объекта, исходя из величины фоновой концентрации данного вещества в водном объекте до места сброса Сфон.
(I категория) Сн < Сфон+0,25, (26) для водоемов рыбохозяйственного и культурно-бытового водопользования (II категория) Сн < Сфон+0,75, (27) Нормативные концентрации (г/м ) по другим загрязняющим веществам приведены в таблице 11. Таблица 11 Техническая характеристика сточной воды
Анализ, установленных величин ПДС заключается в сравнении реального массового сброса М (г/ч) каждого типа вредных веществ с нормативным сбросом. Если выполняется условие М<ПДС, то очистка стоков не нужна. Фактический сброс веществ в водоемы определяется по формуле: M = Q*CP, (28) Где Ср - реальная (фактическая) концентрация вещества в сточной воде, г/м .
Завод плавленых сыров производительностью 75 тонн в смену работает в 2 смены. Рассчитать:
Суточные коэффициенты неравномерности водопотребления и водоотведения: Клетом=2,5; Кзимой =2,0. Сброс сточных вод осуществляется в реку хозяйственно-питьевого водопользования. Фактическая концентрация взвешенных веществ Ср= 590мг/л; органических веществ (БПК) Ср= 2350 мг/л. Фоновая концентрация Сф=20 г/м3 по взвешенным веществам. Установить нормативы ПДС, сделать вывод. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Удельные нормы водопотребления и водоотведения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Удельные нормы водопотребления и водоотведения
Практическое занятие 12 Тема 12 Контроль за соблюдением нормативов предельно допустимого сброса на предприятии. Цель занятия. Изучение общих требований к составу и свойствам воды водотоков и водоемов в местах хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и водохозяйственного водопользования Контрольные вопросы: 1 Укажите ГОСТ определения качества воды. 2 Назовите виды водопользования и дайте им характеристику. 3 Перечислите факторы определяющие химический состав природных вод. 5 Каковы меры снижения расхода питьевой воды? 6 Расскажите о нормативах качества воды. 7.Классы водоемов и их характеристика. 8 Группы природных вод в зависимости от рН. 9 Окислительно-восстановительный потенциал и его влияние на качество вод. 10 Биохимическая потребность в кислороде (БПК), химическую потребность в кислороде (ХПК). 11 Каковы величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности? 12 Каковы величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности? 13Дайте определение понятиям: гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) и гидробиологический индекс сапробности –S.
Методические рекомендации: 1 Изучить общие требования к составу и свойствам воды водотоков и водоемов в местах водопользования. Составить конспект. 2 Подготовиться к проверке знаний по тестам. 3 Написать выводы по теме. 4 Подведение итогов работы.
1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007. 2 Хоружая Т.А. Методы оценки экологической опасности.- М.: 1998. 3 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с. 4 Степановских А.С.Охрана окружающей среды. Учебник для вузов,-ЮНИТИ-Дана,2000 5 Григорьева И.Я. Практикум по экологии и устойчивому развитию. - Семипалатинск,2008. Нормирование качества промышленных и поверхностных сточных вод
Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта. Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называют загрязняющим. Качество воды оценивается по многочисленным параметрам, величины которых зависят от ее назначения. Они устанавливаются требованиями СанПиНов, ГОСТов, ОСТов, постановлениями Правительства, решениями администраций субъектов. Требование к воде, которое должно быть обеспечено соблюдением стандартов: безопасность воды в эпидемическом и паразитарном отношении, безвредность по химическому составу и благоприятность по органолептическим свойствам.
Несмотря на различные величины параметров для каждого вида воды (питьевая, в водоемах зон рекреации, рыбохозяйственных водоемах, в сточных водах и др.), основные требования можно объединить в следующие группы.
Минеральную часть воды составляют ионы Na+, K+, Ca2+, Cl-, SO42-, HCO3-. Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например Fe3+, Fe2+, Mn2+, Al3+, NO3-, HPO42-, H2PO4-, не сильно влияет на электропроводность. Таблица 12 Классификация природных вод по минерализации
2 Органолептические свойства воды во многом связаны с ее кислотностью или щелочностью. Это оценивается величиной водородного показателя рН. Для питьевой воды он должен лежать в пределах от 6 до 9. Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5–8,5, в атмосферных осадках 4,6–6,1, в болотах 5,5–6,0, в морских водах 7,9–8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8–7,4, летом 7,4–8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна. 3 Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно. Это достаточно широкий перечень как неорганических, так и органических компонентов, к которым относятся алюминий, барий, бериллий, ртуть, свинец, хлороформ, дихлорэтан, бенз(а)пирен и др. Для питьевой воды, например, содержание в мг/л должно быть не более: бериллия — 0,0002; свинца — 0,05; ртути — 0,001 и т.д. Причем при обнаружении в воде нескольких веществ однонаправленного действия их концентрация С проверяется по ПДК; и суммируется так же, как и для воздуха при определении ПДВ). В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5–8,5. К категории наиболее часто используемых показателей для оценки качества водных объектов относят гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ и гидробиологический индекс сапробности S. Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести–семи показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК5) является обязательной.
где: Ci –концентрация компонента (в ряде случаев – значение параметра); N – число показателей, используемых для расчета индекса; ПДКi – установленная величина для соответствующего типа водного объекта. В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (таблица 13). Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее). Таблица 13 Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
Условия сброса сточных вод в водоотводящую сеть населенных пунктов При расположении промышленного предприятия в черте города или вблизи него загрязнённые производственные сточные воды могут сбрасываться в городскую водоотводящую сеть. Таблица 14 Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
Продолжение таблицы
Для предотвращения нарушения технологического процесса биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод сбрасываемые воды должны удовлетворять следующим требованиям: 1. Производственные сточные воды не должны быть агрессивными по отношению к материалам водоотводящих сетей и сооружений, не должны содержать примесей такой крупности и такого удельного веса, которые могли бы засорять водоотводящую сеть города. 2. В производственных сточных водах не должно быть горючих примесей: бензина, нефтепродуктов, эфиров, а также растворенных газообразных веществ, которые могли бы образовывать взрывоопасные смеси; при биологической очистке городских стоков. концентрация нефтепродуктов не должна превышать допустимого предела для процесса биохимической очистки. 3. Температура смеси хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод не должна превышать 40°С. 4. Сбрасываемые в городскую водоотводящую сеть сточные волы не должны содержать бактерий, попадающих с продуктами выработки вакцин и сывороток. 5. Средние значения рН не должны превышать значений 6,5-7. 6. Производственные сточные воды, не отвечающие предъявляемым к ним требованиям, подвергаются предварительной очистке на соответствующих локальных установках; предусматривается устройство гидравлических затворов в местах выпуска в городскую водоотводящую сеть. Общие требования к производственным сточным водам, поступающим в городскую водоотводящую сеть, представлены в таблице 15. Таблица 15 Общие требования к производственным сточным водам, поступающим в городскую водоотводящую сеть
Производственные сточные воды, содержащие радиоактивные элементы не разрешается сбрасывать в водоотводящую сеть города. Не разрешён также сброс биологически «жестких» поверхностно-активных веществ и СПАВ. Практическое занятие 13 Тема 13 Методы и способы очистки сточных вод на промышленных предприятия. Цель занятия. Изучение современного оборудования применяемого для очистки сточных вод. Контрольные вопросы: 1Классификация методов и технических средств очистки сточных вод. 2 Механические способы очистки. Технические средства. 3 Физико-химические методы очистки сточных вод. Технические средства. 4 Биологические средства очистки. Технические средства.
1 Изучить методы и способы очистки сточных вод. Составить конспект. 2 Подготовиться к проверке знаний по тестам. 3 Написать выводы по теме. Рекомендуемая литература: 1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007. 2 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с. 3 Родионов А. И. Техника зашиты окружающей среды. - М., Химия, 1989. 4 Григорьева И.Я. Практикум по экологии и устойчивому развитию, - Семипалатинск,2008.
1 Как проводится укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнения гидросферы. 2 Как и кто осуществляет контроль ПДС и состояния окружающей среды.
1 Изучите методику расчёта эколого-экономического ущерба, наносимого окружающей среде загрязнением гидросферы. 2 Подготовиться к проверке знаний по тестам. 3 Произведите расчет по полученному варианту. Сделайте соответствующие выводы. Рекомендуемая литература: 1 Скрипникова Л.В. Промшленная экология.- Семипалатинск.,2007. 2 Белов В.С.,Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды,-М.:Высшая школа, 1991, 312с.(287) 2 Григорьева И.Я. Практикум по экологии, - Семипалатинск,2008. Освоение методики определения интенсивности фотосинтеза по содержанию углерода.
Экономическую оценку годового ущерба Ув (тенге/год) от годичного сброса загрязняющих примесей в конкретный водохозяйственный участок некоторым источником определяют по формуле: Ув = В Ак Р, (30) где В - константа, численное значение которой принимается по ставкам платежей, утверждаемых Акимами областей по регионам; Таблица 16 Ставки платы за загрязнение гидросферы по Восточно - Казахстанской области на 2005-2006 г.
Ак- константа для различных водохозяйственных участков,(для участка реки куда производится сброс Ак = 2,6); Р - приведенная масса годового сброса примесей данным источником в водохозяйственный участок, усл.т./год. *Р = АiМi или (31)
P = A1M1+A2-M2+. + AnMn, (32) где Aj - показатель относительной опасности сброса i-ro вещества в водоемы, усл.т./т. Для каждого загрязняющего вещества: Аi = 1/ПДК, (33) где ПДК - предельно допустимая концентрация i-ro вещества в воде объектов, используемых для рыбохозяйственных целей. Mj - общая масса годового сброса i-й примеси оцениваемым источником, т/год. Mi=CPiQ, (34) где Q - объем годового сброса сточных вод данным источником в водоем, млн. м /год, Cpi - реальная (фактическая) концентрация примеси. При отсутствии утвержденного значения ПДК при определении Aj допускается вместо ПДК для рыбного хозяйства использовать утвержденное значение ПДК i-ro вещества для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Если в действующих нормах ПДК нужное вещество не указано, то для оценки ущерба принимают значение Аi = 510Е4 усл.т./т. Оценка экономического ущерба от загрязнения окружающей среды является основной при разработке комплекса природоохранных мероприятий. 4 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОРА СТУДЕНТОВ 4.1 Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студента. При кредитной системе обучения предъявляются высокие требования к повышению качества организации самостоятельной работы студента, которая включает выполнение различных домашних заданий. Самостоятельная работа студента - одна из форм учебной работы при кредитной системе обучения, которая проводится САМОСТОЯТЕЛЬНО в виде рефератов, план написания которого обсуждается с преподавателем на консультациях.
жүктеу/скачать 5.01 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- безразмерная поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере, вычисляемая по формуле: =1+ Т/ 75 (21)
(29)