МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского»

Химические аспекты охраны окружающей среды Практикум (для студентов химического факультета)

УДК 574

Рекомендован к изданию редакционно-издательским советом ОмГУ

Рекомендован к изданию ученым советом химического факультета ОмГУ

Рецензенты: Хомич В.А – кандидат химических наук, доцент, профессор кафедры "Инженерная экология и химия".

Соловьев С.А. – доктор биологических наук, доцент, профессор кафедры неорганической химии.

Химические аспекты охраны окружающей среды: Практикум (для студентов химического факультета) / сост. Л.Н. Адеева, Т.А. Диденко. – Омск: Изд.Ом. гос. ун-та, 2014. – 88 с.

В пособии рассмотрены принципы нормирования показателей качества компонентов окружающей среды (воды, атмосферного воздуха) в связи с антропогенным воздействием. Приведены методики расчета концентраций загрязняющих веществ в выбросах и сбросах предприятий. Пособие содержит примеры типовых задач и способы их решения, задачи для практических занятий и самостоятельной работы. Для магистрантов химического факультета направления подготовки Химия (магистр).

© Омский госуниверситет, 2014

Содержание

Практическое занятие 1. Расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду от гальванического производства…………………………………………………………………………4

Практическое занятие 2. Определение условий спуска сточных вод в водоёмы и прогнозирование их санитарного состояния………….………….………….…...10

Практическое занятие 3. Расчет загрязнения атмосферы выбросами вредных веществ……………………………………………………………………………...20

Практическое занятие 4. Расчет выбросов вредных веществ в атмосферу на химическом производстве…………………………………………………………30

Практическое занятие 5. Расчет количества загрязняющих веществ в выбросах при сжигании различных видов топлива…………………………………………41

Практическое занятие 6. Расчет количества загрязняющих веществ от автотранспорта……………………………………………………………………...46

Практическое занятие 7. Переработка твердых отходов………………………...54

Практическое занятие 8. Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферы выбросами предприятий……………………………………………...62

Библиографический список………………………………………………………..71

Приложение 1……………………………………………………………………….72

Приложение 2……………………………………………………………………….76

Приложение 3……………………………………………………………………… 83

Приложение 4……………………………………………………………………… 84

Приложение 5……………………………………………………………………… 86

Приложение 6……………………………………………………………………… 87

Практическое занятие 1 Расчет количества загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду от гальванического производства

Цель работы: рассчитать массу выбросов промышленного предприятия в атмосферу, сбросов в водоемы, твердых отходов, размещаемых на полигонах, образующихся на участке гальванического покрытия.

Гальваническое производство приборостроительных и машиностроительных предприятий является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод. Сточные воды гальванических производств зачастую одновременно содержат органические вещества (нефтепродукты, ПАВ) и ионы тяжелых металлов. Гальванические цеха оказывают комплексное загрязняющее воздействие на окружающую среду. Пути попадания загрязняющих веществ следующие:

1. Испарение загрязняющих веществ с поверхности электролитов из гавльванических ванн и ванн обезжиривания и унос их в атмосферу.

2. Отработанные растворы, используемые для обезжиривания поверхности деталей перед нанесением гальванического покрытия.

3. Отработанные электролиты из гальванических ванн, представляющие собой высококонцентрированные растворы, которые периодически сливают и передают на обезвреживание на очистные сооружения.

4. Промывные воды, образуюшиеся при промывке водой деталей с нанесенным покрытием, которые уносят на своей поверхности некоторое количество электролита.

5. Шламы очистных сооружений, содержащие тяжелые металлы в форме гидроксидов и основных солей.

Таким образом гальваническое производство выделяет в окружающую среду:

1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу вследствие уноса из ванн.

2. Сбросы сточных вод в поверхностные водоемы, вследствие неполного удаления загрязняющих веществ на очистных сооружениях предприятия.

3. Шламы очистных сооружений, направляемые на полигон промышленных отходов.

Для выполнения работы необходимо проанализировать производственную деятельность предприятия, рассмотреть используемые на предприятии технологические схемы, методы обезвреживания отходов, эффективность работы очистных сооружений.

Один из наиболее распространенных методов очистки сточных вод гальванического производства – реагентный метод с использованием известкового молока. Отработанные электролиты и промывные воды направляют в усреднитель, где концентрация ионов металлов перед осаждением составляет порядка 1 г/л. В этом методе ионы тяжелых металлов переводятся в гидроксиды путем повышения рН усредненных стоков до рН их гидратообразования с последующим осаждением и фильтрацией. Для нейтрализации стоков используется известковое молоко с концентрацией 5% по активной окиси кальция. Оптимальное значение рН осаждения гидроксидов металлов составляет 8 – 9.

Для ускорения процесса коагуляции используют флокулянты, в основном, полиакриламид. Добавка его в количестве 0,01% от массы сухого вещества увеличивает скорость выпадения осадков гидроксидов металлов в 2 ÷ 3 раза.

Затем производят отстаивание образовавшихся осадков, шлам удаляется на полигон для хранения, очищенная сточная вода сбрасывается в водоем.

Если на предприятии имеются циансодержащие стоки, то предварительно переводят цианиды в малотоксичные продукты (например, цианаты) методом окисления. Используют различные реагенты-окислители, из которых наиболее распространены реагенты, содержащие так называемый активный хлор (хлорная известь, гипохлорит кальция или натрия, хлорная вода). Реакции окисления простых и комплексных цианидов активным хлором протекают в щелочной среде (рН = 10,5 – 12). Они могут быть описаны следующими уравнениями:

CN^- + ClO^- → CNO^- + Cl^-

Предварительно обрабатываются также и хромсодержащие стоки. Перед поступлением хромсодержащих стоков в общий смеситель производится восстановление хрома (VI) до хрома (III). В качестве реагентов-восстановителей наибольшее распространение получили натриевые соли сернистой кислоты – сульфит (Na₂SO₃), бисульфит (NaHSO₃) и гидросульфит (Na₂S₂O₅). При обработке хромсодержащих сточных вод солями сернистой кислоты происходит химическая реакция при рН = 2 – 2,8:

Cr₂O₇^2- + 3SO₃^2- + 8H⁺ → 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + 4H₂O

Ниже приведен расчет массы загрязняющих веществ, посупающих в окружающую среду, на примере отходов гальванического участка механической линии серебрения деталей машиностроительного предприятия, а также описание данной производственной линии.