Методические рекомендации по практическим (семинарским) занятиям по дисциплине «Экология и инженерная защита окружающей среды»

18)В каких аппаратах для очистки воздуха от пыли используются центробежные силы? а) циклон; б) скруббер; б) абсорбер; г) жалюзийный пылеуловитель; д) фильтр.

19)К природным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся: а) пыльные бури; б) извержения вулканов; в) лесные пожары; г) домовые топки; д) цветущие растения.

20)к постоянным веществам, присутствующим в атмосферном воздухе относятся а) кислород; б) озон; в) диоксид серы; г) инертные газы; д) диоксид азота.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7 Тема: Особенности инженерной защиты гидросферы и литосферы

Продолжительность 2 ч

1. Краткие теоретические материалы по теме занятия

Основными источниками загрязнения гидросферы являются: атмосферные воды, городские сточные воды (СВ), сельскохозяйственные воды, промышленные СВ, трнспорт.

Атмосферные воды несут массы вымываемых из воздуха поллютантов(загрязнителей) промышленного происхождения.

Городские СВ, включающие преимущественно бытовые стоки, содержат фекалии, микроорганизмы, в том числе патогенные. Ежегодно в целом по стране образуется около 100 км3 таких вод.

Загрязнение сельскохозяйственными водами обусловлено, во-первых, тем, что повышение урожайности и продуктивности земель неизбежно связано с применением ядохимикатов, используемых для подавления вредителей, болезней растений, сорняков. Во-вторых, животноводство связано с образованием больших масс твердой органики и мочевины. Эти отходы не ядовиты, но их массы огромны и наличие их ведет к тяжелым последствиям для водных экологических систем.

Существенное загрязнение гидросферы проиходит в результате функционирования транспорта, в частности водного транспорта – нефтесодержащими водами (НВ), сточными водами (СВ), балластными водами (БВ) и мусором.

В процессе эксплуатации судовых механизмов образуется особый вид отходов – подсланевые (льяльные) нефтесодержащие воды, которые скапливаются под сланями машинного отделения. Основные причины образования нефтесодержащих вод на судне - это протечки воды из трубопроводов, арматуры, насосов, через дейдвудные устройства, обшивку корпуса и донную армату-

31

ру, а также протечки нефтепродуктов из трубопроводов и арматуры при ремонте механизмов, топливной и масленой аппаратуры и т.п.

Методы и оборудование очистки нефтесодержащих вод. Нефтеочист-

ное оборудование по степени очистки НВ разделяется на:

-нефтеводяное сепарирующее оборудование — это сепаратор или фильтр или их комбинация, которые обеспечивают получение содержания нефти в льяльных водах менее 100 ррm;

-нефтефильтрующее оборудование—это комбинация устройств (сепара-

тора, фильтра, коалесцирующего элемента), которая обеспечивает получение содержания нефти в льяльных водах не более 15 ррm.

По принципу действия нефтеводяные сепарационные установки можно условно разделить на следующие основные типы:

-гравитационные (естественный отстой) — наиболее экономичные, но этот тип сепарационных установок не обеспечивает требуемого качества очистки;

-флотационные (насыщение очищаемой воды мельчайшими пузырьками воздуха, которые при всплытии увлекают за собой частицы нефтепродуктов и образуют при этом нефтеводянуюпену, сбрасываемую в сборную цистерну);

-коалесцирующие (укрупнение частиц нефтепродуктов за счет их слияния на коалесцирующем материале с последующим отрывом укрупненных капель от поверхности коалесцирующего материала, всплытии и стоке в сборный танк).

-фильтрационные (задержание частиц нефтепродуктов слоем фильтрующих материалов);

-центробежные (разделение частиц разной плотности при воздействии центробежных сил).

Сточные воды (СВ), образующиеся на судах, условно делятся на хозяй-

ственно-фекальные и хозяйственно-бытовые.

К судовым хозяйственно-фекальным сточным водам относятся:

-стоки и прочие отводы из всех видов туалетов, писсуаров, унитазов, а также шпигатов, находящихся в общих уборных;

-стоки из раковин, ванн, душевых и шпигатов, находящихся в медицинских помещениях;

-стоки из помещений, в которых содержатся животные;

-прочие стоки, если они смешаны со стоками, перечисленными выше.

К хозяйственно-бытовым сточным водам относятся: стоки от умываль-

ников, душей, ванн, шпигатов жилых и санитарно-гигиенических помещений, от моек и оборудования камбуза и других помещений пищеблока.

Очистки СВ осуществляется с применением следующих способов: Механический — отстаивание, процеживание, фильтрование, центрифуги-

рование;

32

Физико-химический — коагулирование, флотация, сорбция, дезодорация, электрохимические и др.;

Химический —нейтрализация, аэрация, хлорирование, озонирование; Биологический —биологическое разложение, биологическое окисление;

Термический —сжигание.

Перечисленные способы обработки СВ реализуются с применением различных типов судовых систем и установок.

Защита гидросферы от загрязнения балластными водами. Водяной балласт— это вода и взвешенные в ней вещества, принятые на борт судна для обеспечения требуемого дифферента, крена, осадки, остойчивости судна.

Имеющиеся результаты исследований показывают, что в водяном балласте и осадках, перевозимых на судах, даже после рейсов продолжительностью несколько недель многие виды бактерий, растений и живых организмов могут выжить и сохраняться в устойчивой форме. Сброс загрязненного балласта или осадков в воды государства порта может привести к появлению в этих водах нежелательных видов патогенных организмов, нарушающих экологическое равновесие, причинить ущерб зонам отдыха, создать угрозу здоровью и жизни местного населения, животных и растений. Возникновение заболеваний также может быть результатом попадания в воды государства порта больших количеств балластных вод, содержащих вирусы или бактерии.

Защита гидросферы от загрязнения мусором, образующимся на судах.

Многолетний международный и отечественный опыт эксплуатации судов различных типов и назначения показывает, что мусор на них образуется в процессе:

-перевалки грузов;

-технического обслуживания и ремонта механизмов и устройств — ржавчина, накипь, нагар, использованная ветошь, пришедшие в негодность детали, обрезки листового и пруткового металла, картона, дерева, различных натуральных и синтетических материалов и др.;

-санитарно-гигиенического ухода за жилыми и служебными помещениями судна — бытовой мусор;

-питания экипажа и пассажиров, отходы от хранения продуктов - тара, упаковка, пришедшие в негодность пищевые продукты и остатки пищи;

-сепарации льяльных, балластных и сточных вод;

Количество судового мусора на одного человека, находящегося на судне, определяется типом судна, его размерами и общей численностью людей на судне. По данным ИМО, среднесуточная норма бытового мусора составляет 1– 2 кг/чел на грузовых судах и 2–3 кг/чел на пассажирских.

Обобщенные данные результаты исследования образования мусора на пассажирских судах показывают, что компоненты мусора распределяются следующим

33

образом: пищевые отходы — 62,2 %; бумага, картон — 17 %; стекло — 8 %; текстиль — 3,5 %; металл — 5 %.; бытовой мусор — 2,4 %; деревянный мусор — 1,5 %; пластмассовые отходы — 0,3 %; резина, ржавчина, краска — 0,1 %.

Установлено, что образующийся на судах мусор (изделия из бумаги, стекло, металлические банки, не замасленная ветошь, керамика, обшивочный и упаковочный материал и пр.) подлежит сбору в специально предназначенные для этого маркированные емкости-контейнеры (съемные или встроенные), затем мусор либо утилизируется на борту судна, либо сохраняется до момента его сдачи в портовые приемные сооружения для отходов, либо после обработки сбрасывается в море. Пластиковый мусор должен оставаться на борту судна до сдачи его в портовые приемные сооружения для отходов.

В мировой практике существует несколько способы обработки судовых отходов, в частности:

-биотермическая переработка;

-сепарация твердых отходов на отдельные фракции с последующим брикетированием;

-размельчение с последующим растворением в воде;

-химическая обработка растворителями;

-термическое сжигание.

Негативное воздействие на литосферу от деятельности ВТ заключает-

ся в основном в разрушении берегов возникающими при движении судов волнами и в загрязнении береговой линии судовыми отходами.

Загрязнение берегов нефтью и нефтепродуктами в результате несанкционированных или аварийных сбросов приводит к увеличению концентраций нефтяных углеводородов в почвах, отрицательно сказывается на растениях и почвенных организмах.

Попадание в почву патогенных микроорганизмов со сточными (хозфекальными) водами или в результате разложения выброшенного на берег мусора создает опасность для здоровья человека, приводит к возникновению и распространению паразитарных и эпидемических заболеваний, таких как бациллярная дизентерия, брюшной тиф и др.

При проведении дноуглубительных работ на водных объектах на их побережье выбрасывается достаточно большой объем зачастую загрязненного донного грунта, что приводит не только к выведению определенной территории побережья из хозяйственного оборота, но и к её загрязнению загрязненными донными отложениями.

34

2.Темы рефератов, заслушиваемых на занятии:

-Источники и особенности загрязнения гидросферы;

-Загрязнение водной среды с судов водного транспорта;

-Источники загрязнения литосферы от деятельности водного транспорта

ивозможные пути её защиты.

3.Перечень самостоятельно изучаемых студентами вопросов,

выносимых на практическое занятие:

-Защита гидросферы от загрязнения нефтесодержащими водами, образующимися на судах водного транспорта;

-Защита гидросферы от загрязнения сточными водами, образующимися на судах водного транспорта;

-Защита гидросферы от загрязнения балластными водами;

-Защита гидросферы от загрязнения мусором, образующимся на судах водного транспорта.

4.Тестовые задания по теме занятия:

Вариант № 1

1)Где находятся самые большие запасы воды на Земле? а) В Мировом океане 1.5 млрд. км³; б) В недрах земли 1.3 млрд. км³; в) В ледниках в айсбергах.

2)В каких случаях запрещается сбрасывать сточные воды в водоем? а) на предприятии есть системы водоочистки; б) на предприятии можно организовать оборотный цикл; в) отсутствие финансирования водоохранных мероприятий; г) в стоке содержатся примеси в концентрациях, превышающих ПДК; д) в стоке содержатся примеси, которые можно выделить и использовать в технологическом процессе.

3)Как называются физико-химические процессы очистки сточных вод? а) Окисление и экстракция; б) Природная очистка; в) Нейтрализация и озонизация; г) Флотация и экстракция; д) Оседание и фильтрация.

4)Как называется тип стоячих вод? а) Лотический тип; б) Ручьи в) Заболоченные угодья; г) Реки; д) Ленточный тип.

5)Какой метод обеззараживания воды считается наиболее прогрессивным

на сегодняшний день? а) Хлорирование; б) Ультрафиолетовое облучение; в) Озонирование.

Вариант № 2

6)Где находятся основные запасы пресной воды? А) В реках; б) В озерах; в) В ледниках, полярных снегах и айсбергах (96%).

7)По каким показателям определяется степень загрязненности СВ? а) Ор-

ганолептические, физико-химические; б) Органолептические, физико-

35

химические, количество растворенных органических и неорганических веществ, количество нерастворенных мелко- и крупнодисперсных частиц; в) Цвет, запах, мутность, рН, температура; г) Органолептические, физико-химические, количество растворенных органических и неорганических веществ.

8)Каким методом можно очистить СВ, загрязненную мелкими нерастворенными частицами размером 10-5 – 10-7 см? а) Коагуляция, флокуляция; б) Отстаивания, фильтрование; в) Биохимические методы; г) Адсорбция, флокуляция.

9)Какие методы применяются для очистки СВ от растворенных органических веществ? а) Адсорбция, перегонка, биохимические методы; б) Механические методы; в) Коагуляция, флокуляция, адсорбция; г) Адсорбция, флотация, фильтрование.

10)Каким методом можно очистить воду, загрязненную нерастворенными частицами размером 10-3 – 10-5 см? а) Биологические; б) Отстаивание; в) Адсорбция; г) Химические; д) Ионообменные.

Вариант № 3

11) Какой из методов очистки относится к механическим? а) Адсорбция, перегонка; б) Отстаивание, фильтрование; в) Нейтрализация, окисление; г) Адсорбция, нейтрализация.

12) Какой из методов очистки относится к физико-химическим? а) Отстаивание, центрифугирование; б) Окисление, термоокисление; в) Коагуляция, флокуляция; г) Адсорбция, отстаивание.

13) Какие вещества могут применяться в качестве коагулянтов? а) NaCl, CaCl2б) Al2(SO4)3, FeCl3в) AlCl3, желатина; г) полиакриламид, крахмал.

14) Какие вещества могут применяться в качестве флокулянтов? а) Ca(OH)2б) NaCl, CaCl2в) AlCl3, FeCl3г) Полиакриламид, крахмал.

15) Как называется метод очистки СВ, основанный на поглощении жидкостей на поверхности твердых тел? а) Абсорбция; б) Адсорбция; в) Экстракция; г) Коагуляция, флокуляция; д) а и г правильные.

Вариант № 4

16)Какой метод очистки СВ основан на всплывании частиц вверх? а) Флокуляция; б) Флотация; в) Коагуляция; г) Адсорбция.

17)В какой последовательности следует расположить методы в процессе очистки СВ? а) Механический, биохимический, химический; б) Механический, физико-химический, химический, биохимический; в) Физико-химический, химический, механический; г) Регенеративные, деструктивные, биохимический, химические.

36

18)Каким основным свойством должен обладать адсорбент? а) Высокая твердость; б) Высокая пористость; в) Высокая хемостойсость; г) Высокая коррозионная стойкость.

19)Какие аппараты применяются для биохимической очистки СВ? а) Отстойник, биофильтр; б) Аэротенк, метантенк; в) Флотатор, метантенк; г) Адсорбер, аэротенк.

20)Сколько существует видов эрозии почв? а) 2; б) 3; в) 4; г) 5; д) 6.

21)Какие Вы знаете виды рекультивации земель? а) Горно-техническая, мелиоративная; б) Биологическая, геологическая; в) Геохимическая, биохимическая; г) Горно-техническая, биологическая.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 8 Тема: Особенности загрязнения водной среды нефтью

и его экологические последствия Продолжительность 2 ч

1. Краткие теоретические материалы по теме занятия

Нефть является одним из главных загрязнителей водной среды (ВС). Существует несколько следующих путей поступления нефти в ВС:

-сбросы в море промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23 %);

-сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке бункеров наливных судов (17 %);

-сброс промышленных отходов и СВ (10 %);

-ливневые стоки (5 %);

-катастрофы судов и буровых установок в море (6 %)

-бурение на шельфах (1 %);

-атмосферные выпадения (10 %);

-вынос речным стоком во всем многообразии форм (28 %).

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации с танкерами, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.

Ежегодно в воду попадает почти 1.5 млн м³ нефти и нефтепродуктов, около 45 % утечек имеют естественные причины. По данным Международной консалтинговой фирмы за период с 1960 по 2005 год в результате только крупных аварий в воде оказалось более 34 т нефти. С подобными проблемами сталкивались 112 государств мира. Однако наибольшее количество аварий происходило в Мексиканском заливе, вблизи Северо-Восточного побережья США, в Средиземном Море, в Персидском заливе и в Северном Море.

37

По подсчетам Национального Исследовательского Совета США ежегодно в воду попадает почти 1.5 млн. м³ нефти, около 45 % утечек имеют естественные причины (нефть из подводных пластов самопроизвольно изливается в море). Примерно 5 % нефти попадает в моря, океаны и озера в результате процесса добычи и производства. Транспортные аварии (танкеры, нефтепроводы и пр.) обеспечивают 22 % подобных разливов. Остальная нефть попадает в воду в результате сотен и тысяч мелких аварий и утечек.

Нефть — маслянистая жидкость, темно-коричневого цвета. Она состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основными элементами, которые входят в состав нефти, являются: углерод — 83–87 % массового содержания и водород — 12–14 %.

При попадании нефти на поверхность водоема с нею начинают происходить сложные процессы. Часть нефти начинает испаряться. Еще некоторая часть, которая остается на поверхности воды, начинает перемещаться на этой поверхности под действием различных причин, и ещё некоторая их часть переходит в толщу воды, образуя дисперсную систему из воды и нефти.

В целом процесс поведения нефти на поверхности воды условно можно разделить на следующие стадии:

-испарение легкокипящих компонентов нефти;

-растворение некоторых компонентов;

-поглощение гидробионтами с последующей трансформацией;

-бактериальное окисление на глубине (анаэробное);

-осаждение на дно;

-накопление в грунте и попадание в воды водоносного горизонта;

-эмульгирование нефти;

-образование водно-нефтяных смолистых шариков, загрязняющих побережья;

-то же из поверхностной пленки при перемешивании верхних слоев воды

ииз-за приливов-отливов;

-фотоокисление нефтяных компонентов в прибрежных водах;

-бактериальное окисление на поверхности воды (аэробное).

При оценке экологического ущерба от загрязнения нефтью в составе морской акватории и побережья выделяют следующие чувствительные к этому загрязнению реципиенты: транспортный, водный, биологический и рекреационный ресурсы.

В России принято, что организация ликвидации последствий аварийных разливов нефти (нефтепродуктов) определяется: классификацией аварийных разливов; требованиями к системе управления; организацией работ по локализа-

38

ции и ликвидации аварийных разливов нефти; требованиями к технологиям и программам выполнения этих работ.

В Конвенции МАРПОЛ-73/78 (Приложения I) определено, чтобы каждый нефтяной танкер валовой вместимостью 150 per. т. и более и каждое иное судно валовой вместимостью 400 per. т. и более имели на борту судовой план чрезвычайных мер по борьбе с загрязнением нефтью, одобренный Администрацией. Во исполнение требований этого правила, Комитет по защите морской среды (КЗМС) на своей 32 сессии Резолюцией МЕРС.54(32) принял Руководство по разработке судовых планов чрезвычайных мер по борьбе с загрязнением нефтью.

План должен включать следующие разделы:

-действия, которые капитан должен выполнить при передаче сообщения об инциденте, вызвавшем загрязнение нефтью;

-перечень организаций или лиц, с которыми должна устанавливаться связь в случае инцидента, вызвавшего загрязнение нефтью;

-подробное описание действий, которые должны быть немедленно предприняты командой судна для предотвращения или уменьшения выброса нефти;

-процедуры и пункты связи на судне для координации с национальными

иместными властями действий по борьбе с загрязнением, осуществляемых на борту судна.

2.Темы рефератов, заслушиваемых на занятии:

-Физико-химические и токсические свойства нефти;

-Пути поступления нефти в водную среду и классификация масштабов ее разливов;

-Сущность и содержание работ по ликвидации последствий загрязнения водной среды нефтью;

-Сущность и содержание план чрезвычайных мер по предупреждению загрязнений водной среды нефтью.

3. Перечень самостоятельно изучаемых студентами вопросов, выносимых на занятие:

-Особенности поведения нефти при попадании в водную среду;

-Природные ресурсы морской акватории и побережья, чувствительные к воздействию нефтяного загрязнения;

-Особенности организации работ по ликвидации разливов нефти;

-Порядок разработки судового плана чрезвычайных мер по предупреждению загрязнений водной среды нефтью.

39

4. Тестовые задания по теме занятия:

Вариант № 1

1) Главным загрязнителями водного бассейна являются: а) пестициды; б) нефть и нефтепродукты; в) тяжелые металлы.

2)Основными свойствами нефти, которые играют заметную роль при решении задач ликвидации аварийных разливов, являются: а) плотность; б) вязкость, в) испаряемость; г) температура застывания и вспышки; д) летучесть.

3)При попадании нефти на поверхность водоема с нею начинают происходить сложные процессы: а) испарение; б) перемещение по поверхности воды; в) гидролиз; г) переходит в толщу воды

4)В зависимости от объема разлившихся нефти и нефтепродуктов и пло-

щади разлива при их классификации на территории субъектов РФ выделяются следующие чрезвычайные ситуации: а) локального значения; б) местного значения; в) территориального значения; г) регионального значения, д) федерального значения.

5) Разливы нефти на морских акваториях подразделяются на: а) разлив незначительный – не превышает 10 т нефти; б) разлив малый — не превышает 100 т нефти; в) разлив средний — не превышает 5000 т нефти; г) разлив крупный — более 5000 т нефти.

Вариант № 2

6)Время нахождения нефти в воде обычно составляет менее: а)1; б) 3; в) 6; г)10 месяцев.

7)К реципиентам, чувствительным к нефтяному загрязнению, относятся: а) транспортный, б) водный; в) воздушный; г) биологический; д) рекреационный ресурсы.

8)В целях выработки рекомендации капитаном судна в отношении мер, которые должны быть приняты в случае инцидента, вызывающего загрязнение или вероятности такого инцидента с разливом нефти разрабатывается: а) судовой план чрезвычайных мер по предупреждению загрязнений водной среды нефтью; б) план работ по ликвидации загрязнений нефтью; в) методические рекомендации по ликвидации загрязнений нефтью.

9)При выборе (обосновании) технологии и специальных технических

средств для локализации разливов нефти необходимо исходить из того, чтобы обеспечить: а) удержание нефтяного пятна в минимально возможных границах; б) обеспечить полноту ликвидации загрязнения; в) своевременно доложить в соответствующие инстанции о случившемся инциденте.

10) В зависимости от степени разлива нефти применяются следующие разновидности оборудования: а) портативные нефтесборщики; б) нефтесборщи-

40