стр.экология

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения существует лимитирующий признак вредности (ЛПВ), который характеризуется наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. Нормами установлено три показателя вредности: санитарно-токсилогический, общесанитарный, органолепти-

ческий. При поступлении в водные объекты нескольких веществ с одинаковым ЛПВ должно соблюдаться условие (1).

Производственно-хозяйственные показатели разработаны для ограничения воздействий техногенных источников на окружающую среду. Из них, прежде всего, следует отметить следующие нормативные показатели:

ПДВ – предельно-допустимый выброс – это норматив, который устанавливается из условия, что содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха (на высоте 1,5-2 м от поверхности земли) не превышает нормативы ПДК для атмосферного воздуха.

ПДС – предельно-допустимый сброс, представляет собой массу вещества в сточных водах, максимально допустимую к отведению в данном пункте водного объекта в единицу времени.

Вслучаях, когда предприятие не может соблюдать установленные на данный момент нормативы, для него вводятся поэтапные регламенты снижения выбросов (сбросов) вредных веществ в окружающую среду, так называемые лимиты – временно согласованные выбросы (ВСВ) и сбросы (ВСС).

Наряду с вышеперечисленными показателями, на практике действуют и специализированные экологические нормативы, ограничения:

ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень воздействия);

LD50 (летальная доза – смертельная для 50% особей в популяции);

LD100 (стопроцентная смертность популяции);

ПДУ радиации, шума, вибрации, электромагнитных полей (предельно допу-

стимый уровень воздействия).

Нормативные показатели качества окружающей среды закреплены следующими документами:

1.Международными соглашениями (конвенциями, протоколами);

2.Законодательными актами и указами президента РФ;

3.Постановлениями Правительства РФ;

4.Нормативными документами министерств и ведомств РФ (СНиПами, ГОСТами, ОСТами, СанПиПами, прочими документами)

Санитарно-защитные зоны

При выборе площадки для промышленного предприятия особое внимание следует уделять взаимному расположению производственных зданий и жилых массивов. Площадки для строительства необходимо выбирать с учетом аэроклиматических характеристик и рельефа местности. Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, иначе преимущество высоких труб для рассеивания выбросов сводится на нет.

Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по

средней позе ветров теплого периода года. Промышленные объекты располагаются за чертой населенных пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов, чтобы выбросы уходили в сторону от жилых кварталов.

В соответствии с требованиями СанПиН «Санитарно-защитные зоны» существует классификация промышленных предприятий и соответствующих им размеров санитарно-защитных зон:

предприятия первого класса опасности - 2000 м;

предприятия второго класса опасности - 1000 м;

предприятия третьего класса опасности - 500 м;

предприятия четвертого класса опасности - 300 м;

предприятия пятого класса опасности - 100 м.

Предприятия с технологическими процессами, не выделяющими в атмосферу вредных веществ, допускается размещать в пределах жилых районов.

Размеры СЗЗ могут быть уменьшены при изменении технологии и внедрении более эффективных очистных устройств.

СЗЗ нельзя рассматривать, как резервную территорию предприятия и использовать ее для расширения промышленной площадки. Но допускается на территории СЗЗ размещать объекты более низкого класса вредности, чем основное производство.

Для максимального ослабления влияния предприятия на жилую застройку территория СЗЗ должна быть благоустроена и озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. При прохождении промышленных выбросов через «зеленую» зону концентрация содержащихся в них пыли и газов должна уменьшаться в два раза.

ЗАЩИТА ВОДНОЙ СРЕДЫ

Состав и характеристика природных вод

Природная вода является сложной многокомпонентной системой, основу которой составляет соединение Н2О. В состав природных вод также входят следующие примеси:

соли, органические вещества, газы, растворенные вещества, гидробионты (планктон), бактерии.

Качество воды - это совокупность ее свойств, обусловленных характером содержащихся в воде примесей, а также ее физико-химическим состоянием. Различают четыре основных группы показателей, характеризующих качество воды: органолептические, физические, химические и бактериологические.

Органолептические показатели

Органолептические показатели определяются с помощью органов чувств и включают запах, вкус, цветность, прозрачность, мутность, окраску.

Вкусы и запахи могут быть естественного и искусственного происхождения.

Вкус определяются только для обеззараженной и чистой воды при температуре 200 и выражается в баллах:

Интенсивность запахов определяют по пятибалльной шкале. Запахи воды анализируются в два этапа: при комнатной температуре и при температуре 60 С в баллах:

Цветность воды обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, белковых и углеводородных соединений, являющихся продуктами жизнедеятельности и распада живых и растительных организмов, населяющих воду.

Прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных нерастворимых загрязнений (песок, глина, ил, планктон, водоросли и др.).

Прозрачность определяется высотой слоя воды (см), налитой в цилиндрический сосуд, через который можно прочитать специальный шрифт, расположенный на дне сосуда. Для питьевой воды прозрачность должна быть не менее 20 см.

Мутность определяют путем пропускания воды через бумажные фильтры, высушивания и взвешивания осадка вместе с фильтром. Для питьевой воды мутность не должна превышать 1,5 мг/л.

Физико-химические показатели

Физико-химические показатели воды включают следующие показатели:

o температура,

o растворенный кислород, o активная реакция,

o жесткость,

o агрессивность, o сухой остаток, o щелочность,

o микроэлементы,

o содержание хлоридов, сульфидов и других веществ, o БПК и ХПК.

Растворенный кислород попадает в воду при ее контакте с воздухом. Его содержание зависит от температуры и давления. Содержание растворенного кислорода уменьшается при наличии организмов брожения, гниения органических остатков и т.п. Чем меньше содержание кислорода, тем сильнее загрязнена вода. Наличие растворенного кислорода оказывает большое влияние на процессы самоочищения загрязненных вод в природных водных объектах. В то же время кислород и другие газы (углекислота, сероводород, метан, азот) придают воде при определенных условиях коррозионные свойства по отношению к металлам и бетонам.

Активная реакция воды является показателем ее кислотности или щелочности. Количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов. На практике активную реакцию воды выражают водородным показателем рН.

Для нейтральной воды рН = 7, для кислой – рН < 7, для щелочной рН > 7. Природные воды по величине рН подразделяют следующим образом:

o кислые рН = 1 3,

o слабокислые рН = 3 6, o нейтральные рН = ~7,

o слабощелочные рН = 8 10, o щелочные рН = 11 14.

Показатель рН определяют специальными приборами: рН-метрами.

Жесткость природных вод обусловливается присутствием в них солей кальция и магния и выражается концентрацией ионов Са2+ и Мg2+. Различают общую, карбонатную и некарбонатную жесткость. Некарбонатная жесткость связана с присутствием в воде сульфатов, хлоридов, нитратов кальция и магния.

Агрессивность воды по отношению к бетону и металлу разделяют на сульфатную и общекислую. Сульфатную агрессивность определяют по следующей таблице [рис].

При проектировании подземных сооружений степень агрессивности грунтовых вод по отношению к бетону устанавливают с учетом химического состава воды, коэффициента фильтрации грунта, водопроницаемости бетона, вида цемента, массивности конструкций. Например, при коэф. фильтрации грунта менее 0,1 м/сут следует вводить поправочный коэф. 1,3. Степень агрессивного воздействия снижается на одну ступень для бетона массивных и малоармированных конструкций толщиной более 0,5 м и с армированием до 0,5%.

Коррозионная активность воды по отношению к металлам характеризуется удельным электрическим сопротивлением и водородным показателем [рис].

Общий, сухой, прокаленный остаток (мг/л) – показатели, позволяющие судить о количестве солей и концентрации примесей минерального и органического происхождения, то есть отражают степень общей минерализации воды.

Общий остаток характеризует содержание в воде примесей неорганического происхождения.

Сухой или растворенный остаток характеризует содержание нелетучих органических соединений.

Прокаленный остаток указывает на общее содержание в воде минеральных солей.

Растворенный остаток в воде источника питьевого назначения не должен превышать 1 г/л. При большем значении вода должна подвергаться опреснению.

БПК – количество растворенного кислорода [мг О2/литр], потребляемого за установленное время и в определенных условиях при биохимическом окислении содержащихся в воде органических веществ.

ХПК – количество кислорода [мг О2/литр], потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей.

Бактериологические показатели

Бактериологические показатели загрязнения вод характеризуют содержание в них болезнетворных (патогенных) бактерий. Загрязненные воды являются источником заболевания животных и людей многими болезнями (дизентерией, столбняком, гепатитом, брюшным тифом и др.), которые вызываются патогенными и болезнетворными организмами, живущими в воде, - бактериями, вирусами и т. п.

Основными показателями бактериального загрязнения воды являются микробное число, коли-индекс, коли-титр.

Коли-индекс или наиболее вероятное число (НВЧ) показывает количество кишечных палочек, находящихся в 1 литре воды.

Природные воды по степени бактериальной загрязненности разделяют на 5 видов:

-	сильно загрязненные с коли-индексом более	10000;
-	загрязненные -	10000 1000;
-	слабо загрязненные -	1000 100;
-	удовлетворительные -	100 10;
-	хорошие -	10 3.

Методы очистки сточных вод

Сточные воды – воды, загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации.

В зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений С. в. подразделяются на 3 основных категории: бытовые (хозяйственнофекальные), производственные (промышленные) и атмосферные.

Сточные воды подвергаются очистке механическими, физико-химическими и биохимическими методами.

Механическая очистка сточных вод обеспечивает удаление взвешенных при-

месей. Для задержания крупных нерастворимых примесей сточную воду процеживают через решетки и сита. Более мелкие нерастворимые примеси могут выделяются из сточных вод отстаиванием. Для отстаивания грубодисперсных частиц используют такие устройства, как песколовки и отстойники. Для выделения тонкодисперсных веществ небольшой концентрации, удаление которых отстаиванием затруднено, при-

меняют фильтрование.

К физико-химическим относятся деструктивные и рекуперационные методы,

которые применяются для очистки сточных вод от растворимых органических соединений. Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку всех ценных компонентов, содержащихся в сточных водах. Продукты разрушения удаляются из воды в виде газов или осадков.

Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата и разлагать многие вредные органические и неорганические вещества и соединения, которые присутствуют в сточных водах. Биохимическая очистка осуществляется в естественных или искусственных сооружениях (биологические фильтры, аэротенки, окситенки).

Механические методы очистки

Процеживание

Сточные воды перед тонкой очисткой процеживают через решетки и сита, которые устанавливают перед отстойниками с целью извлечения из них крупных примесей.

Решетки представляют собой металлические сетки (с размером ячейки 5-25 мм), которые устанавливают с зазором 5…25 мм вертикально или под углом 60…70° к горизонту. Они могут быть подвижные и неподвижные.

Для удаления более мелких взвешенных веществ применяют барабанные сита. Они представляют собой сетчатый барабан с отверстиями 0 , 5 – 1 мм. При вращении барабана сточная вода фильтруется через его внешнюю или внутреннюю поверхность. Задерживаемые примеси смываются с сетки водой и отводятся.

Отстаивание

Основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц в жидкости. Механическое отстаивание применяют для осаждения грубодисперсных примесей.

Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках, отстойниках

ипрудах-осветлителях.

Взависимости от направления движения сточных вод различают [рис] следующие виды песколовок:

-вертикальные;

-горизонтальные с прямолинейным движением воды;

-горизонтальные с круговым движением воды;

-аэрируемые.

Горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с прямоугольным или трапециевидным поперечным сечением. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с.

Разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды, выполненные в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или в отвал.

Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круговую форму, в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с. По эффекту осветления вертикальные песколовки уступают горизонтальным.

Для разделения твердых частиц по фракционному составу или по плотности применяют аэрируемые песколовки. Крупные фракции в сточной воде выпадают в шламосборник. Мелкие фракции, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают на поверхность и удаляются с помощью скребковых механизмов.

Отстойники

Отстойники используют для выделения из сточных вод твердых частиц размером не более 0,25 мм.

Взависимости от назначения отстойники могут служить для следующих целей:

1.для частичного осветления вод при оборотном водоснабжении;

2.для предварительной очистки воды в качестве первой ступени очистки при комбинированном способе очистки (первичные);

3.для окончательной очистки сточных вод (природоохранные или вторичные).

По направлению движения сточной воды в отстойниках их разделяют на отстойники горизонтальные, вертикальные, радиальные, комбинированные.

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный резервуар [рис]. Очищаемая вода поступает через распределительный лоток в рабочую часть отстойника. Осветленная вода собирается лотком. Для интенсификации процесса осаждения используют различные коагулянты. В этом случае в отстойнике встраивают камеру хлопьеобразования.

Радиальный отстойник (рис...) представляет собой круглый резервуар диаметром до 100 м с коническим днищем с уклоном к центру 0.03...0,08. Очищаемая вода подается в специальное приемное устройство в центре отстойника, из которого растекается в радиальном направлении, переливается в кольцевой сливной желоб и отводится. Осадок непрерывно удаляется к центру отстойника вращающимися металлическими скребками, откуда он непрерывно или периодически удаляется самотеком или

спомощью насоса.

Врадиальном отстойнике твердые частицы выпадают из потока так же, как и в горизонтальном. Однако в последних скорость потока постоянна, а в радиальных переменна - убывает от центра к стенкам отстойника. Это объясняется увеличением площади поперечного сечения потока от центра.

Пруды-осветлители

Их применяют в тех случаях, когда рельеф местности создает необходимые условия для сооружения пруда, а содержание взвешенных веществ в очищенной воде не превышает 30 мг/л.

Объем пруда-отстойника принимают таким, чтобы периодичность его очистки от осадка была не менее 10 лет. Основной недостаток прудов-осветлителей является необходимость занятия больших площадей земли и неуправляемость процесса осветления.

Фильтрование

Применяют для очистки тонкодисперсных твердых примесей небольшой концентрации. Фильтры могут быть зернистые из несвязанных пористых материалов (песок, шлак, гравий, керамзит) и микрофильтры из связанных пористых материалов (пенополиуретан), однослойными, многослойными и каркасно-засыпными.

Очистка сточных вод от растворимых примесей

Для очистки сточных вод от растворимых примесей применяют следующие методы: сорбция, нейтрализация, электрокаогуляция, озонирование, флотация и др.

Сорбция - это процесс поглощения твердым телом или жидкостью вещества. Поглощающее тело называется сорбент, а поглощаемое им вещество - сорбат. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поглощение поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция).

Сорбция наиболее эффективный метод очистки от растворимых веществ сточных вод предприятий химической, нефтехимической и других отраслей промышленности для извлечения ценных растворенных веществ с последующей их утилизацией и использованием очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, торф, силикагели, активные глины, шлаки, активные угли различных марок.

Электрокоагуляция применяется для очистки сточных вод гальванических и травильных отделений от хрома и других тяжелых металлов. Очистка промышленных сточных вод электрокоагуляцией основана на их электролизе с использованием металлических анодов, подвергающихся электролитическому растворению.

Озонирование - процесс обработки сточной воды озоном применяется для очистки от тяжелых металлов, цианидов, сульфидов и других растворимых примесей.

Флотация - один из способов удаления из сточных вод нерастворенных примесей. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц примесей и пузырьков растворенного в воде воздуха. Смачиваемость частиц может быть изменена введением в сточные воды реагентов. Повышение устойчивости пузырьков воздуха достигается введением реагентов-пенообразователей.

Очистка сточных вод от органических примесей

Очистка сточных вод от органических примесей осуществляется в основном биологическими методами. В их основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, состоящим из множества различных

бактерий, простейших и высокоорганизованных организмов - водорослей, грибов и т.д.

Эффективность процессов биологической очистки зависит от ряда факторов, одни из которых могут регулироваться в широких пределах (например, температура), а другие (например, состав сточных вод) практически не поддаются регулированию.

Для биологической очистки сточных вод применяют естественные и искусственные сооружения. В естественных сооружениях очистку осуществляют на полях фильтрации или в биологических прудах. Суть биологической очистки на полях фильтрации состоит в том, что при фильтровании сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Различают биологические пруды с естественной и искусственной аэрацией. Биологическая очистка сточных вод в искусственных сооружениях, осуществ-

ляется в биологических фильтрах, аэротенках и окситенках.

На рис…. представлена схема биологического фильтра с принудительной подачей воздуха. Исходная сточная вода по трубопроводу поступает в фильтр и через водораспределительные устройства равномерно разбрызгивается по площади фильтра, при разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В качестве загрузки используют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и т.п.

В процессе фильтрования на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой поглощают органические вещества. Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра.

Аэротенки (рис. …) по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил - микроорганизмы и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей.

Окситенки (рис. …) - модификация аэротенков, в которые, вместо сжатого воздуха подают газообразный кислород. При этом процессы окисления существенно интенсифицируются, однако усложняются условия эксплуатации вследствие взрывоопасности кислорода.

Охрана геологической среды: рельефа, почв, недр, подземных вод

Классификация твердых промышленно-бытовых отходов

Защита геологической среды от загрязнения регламентирована законом РФ «Об отхо-

дах производства и потребления». Отходы производства и потребления в зависимости от степени воздействия на окружающую среду делятся на 5 классов опасности:

1-й класс – чрезвычайно опасные;

2-й класс – высокоопасные;

3-й класс – умеренно опасные;

4-й класс – малоопасные,

5-й класс – неопасные отходы.

Классы опасности и физико-химические показатели отходов определяются по данным лабораторных исследований и нормативным показателям. С учетом класса опасности и объ-

емов используются различные способы сбора, хранения, нейтрализации, утилизации или ликвидации твердых отходов.

Отходы первого, второго, третьего классов опасности согласно нормативным требова-

ниям необходимо размещать на специально оборудованных полигонах для обезвреживания и захоронения токсичных отходов. Твердые отходы четвертого, пятого класса опасности до-

пускается размещать на санкционируемых контролирующими органами свалках для склади-

рования твердых бытовых отходов [рис].

Защита почв от загрязнения

Нормирование химического загрязнения почв устанавливается по предельно допусти-

мым концентрациям (ПДКп). По своей величине ПДКп значительно отличается от принятых допустимых концентраций для воды и воздуха. Это отличие объясняется тем, что поступле-

ние вредных веществ в организм человека непосредственно из почвы происходит в исключи-

тельных случаях и в незначительных количествах. В основном, через контактирующие с почвой растения.

ПДКп – это концентрация химического вещества (мг/кг) в пахотном слое почвы, кото-

рая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье чело-

века, а также на самоочищающую способность почвы.

Существует 4 разновидности ПДКп (в зависимости от пути миграции химических ве-

ществ в сопредельные среды):

ТВ – транслокационный показатель, характеризующий переход химического веще-

ства из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

МА – миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химиче-

ского вещества из почвы в атмосферу;