ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ Конспект лекций

171

система, позволяющая утилизировать до 99% всех полезных для промышленности и опасных для биосферы отходящих аэрозолей, пылей и газов.

ПУСУ позволяет применять все разработанные учеными и производственникамиметодыочисткиивторичногоиспользованияпылей, аэрозолейигазов.

Основной особенностью ПУСУ является полный контроль за отходящими газами и неограниченное время их очистки, ввиду многократного прохождения газа по замкнутому кольцу, что позволяет многократно проводить один и то же процесс – осаждение в нескольких осадительных камерах, абсорбцию газов жидкостями в блоках абсорбции и других процессах. Появляется понятие технический воздух, подобно технической воде в водооборотных системах, где расход воды составляет около 20 %.

Вподземных универсальных системах утилизации целесообразно применять уже разработанные и экономически оправданные методы очистки отходящих газов: осажденные, инерционные пылеулавливающие методы, электрофильтрация, как в сухом виде, так и в мокром, магнитосодержащие, абсорбционные, каталитические, а также фильтрация. Кроме уже имеющихся методов очистки и обезвреживания отходящих газов и сточных вод, учитывая специфику подземных систем, возможно применение радиационных технологий.

Большинство выпускаемого отечественной промышленностью и зарубежными фирмами оборудования применимо для оснащения ПУСУ без дополнительной модернизации, однако некоторые виды оборудования целесообразно модернизировать для условий работы в утилизационных системах.

Материалом для отводящего тоннеля ПУСУ могут служить бетонные

конструкции, хорошо работающие в агрессивных средах и повышенных температурах, а именно: до температуры 60оС бетонные конструкции могут работать в течение долгого времени без специальной защиты (бетон марки 400 класс ВЗО).

Винтервале температур от 60 до 150оС бетонные конструкции должны иметь повышенную плотность, которая достигается за счет подбора состава бетона, а также увеличения его защитного слоя на 10-15 мм.

Винтервале температур от 150 до 450оС бетонные конструкции защищаются штукатуркой специального состава. Наполнитель – асбест 5-го сорта Н-5-60 в количестве одной весовой части и портландцемент марки 500 в количестве двух весовых частей.

Винтервале температур от 450 до 600оС бетонные конструкции защищаются двойным слоем – асбоцементной штукатуркой по асбестопермитовой изоляции. Асбстопермитовая изоляция состоит из асбеста Н-5-60, пермитового песка и калиевого жидкого стекла. Эта смесь покрывается асбестовой штукатуркой.

172

Рисунок 4.7 – Металлургический комбинат, как пример подземной универсальной системы утилизации

От 600 до 800оС целесообразно для отводящего тоннеля применять сборные плиты из экостойкого бетона. Свыше 800оС конструкцию тоннеля необходимо защищать огнеупорным кирпичом.

Размеры тоннеля, в случае полной замены старых очистных систем, должны отвечать требованиям пропускной способности всего объема отходящих газов и для разных предприятий будут различными. Наиболее оптимальными будут размеры существующих отводных шахт и газоходов.

В случае частичной замены старых очистных систем или же их дополнения размеры тоннеля целесообразнее уменьшать.

Литература

1. Путилов В. Я. Экология энергетики: Учеб. пособие / Под. общ. ред. В. Я. Путилова. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 716 с.

2.Промышленная экология: Учебное пособие /Под ред. В.В. Денисова.

–М: ИКЦ «МарТ»; Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2007. – 720 с

174

где Di - величина техногенной опасности для нормального состояния водо-

ема, выраженная в тыс. м3 чистой воды, необходимых для устранения опасности - разбавления вредных стоков; Vi - объем загрязненного стока, тыс. м3;

Wi - величина нарушения - концентрация максимально опасного загрязнителя в стоке, мг/л; Ni - нормативное значение нарушения - ПДК максимально

опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л. Аналогично рассчитываются значения опасности других видов нару-

шений.

По происхождению сточные воды подразделяются на несколько групп: 1) хозяйственно-бытовые; 2) промышленные; 3) поверхностный сток предприятий и населенных пунктов; 4) сельскохозяйственные; 5) рудничные и шахтные воды. Каждая группа имеет спой специфический состав, в котором преобладает определенная ассоциация загрязняющих веществ (А.Ф. Порядин, А.Д. Хованский, 1996 г.).

Хозяйственно-бытовые воды содержат большое количество органических и минеральных веществ в растворенном и взвешенном состоянии. Они образуются в жилых и общественных зданиях, на предприятиях, при приготовлении пищи, после санитарных уборок, стирок и т. п. Подсчитано, что от одного жителя в сутки поступает в систему водоотведения загрязнений: взвешенных веществ – 65 г; органических в неосветленной жидкости – 70, в осветленной – 40; азота аммонийного – 8, фосфатов – 3,3, в т. ч. от моющих веществ – 1,6; хлоридов – 9; ПАВ – 2,5 г.

Таблица 5.1 Ориентировочные количества массовых загрязнений океана и континенталь-

ных вод планеты

176

Сточные воды предприятий по составу подразделяются на 3 вида:

–производственные – использованные или сопутствующие технологическому процессу, которые в свою очередь можно разделить на загрязненные и нормативно чистые;

–бытовые – от санитарных узлов и пищеблоков, душевых установок;

–атмосферные – дождевые, талые, к ним можно отнести и поверхностные после полива территорий.

Характер загрязнения производственных сточных вод в основном определяется профилем предприятия, составом перерабатываемых материалов, сырья и видом выпускаемой продукции.

Все многообразие производственных сточных вод по характеру основных загрязнений можно отнести к 3 группам:

–содержащие минеральные примеси (металлургия, машиностроение, производство строительных материалов, минеральных кислот, удобрений и т. д.);

–содержащие органические примеси (мясная, рыбная, консервная, пищевая промышленность и т. д.);

–содержащие органоминеральные примеси (нефтедобывающие, нефтеперерабатывающие, текстильные и др. предприятия).

Поверхностный сток промышленных предприятий и населенных пунктов формируется за счет дождевых, талых и поливомоечных вод. К основным факторам, определяющим его объем, относятся: 1) интенсивность выпадения атмосферных осадков и их продолжительность; 2) общая площадь городской территории, характер ее застройки; 3) рельеф местности.

Концентрация загрязняющих веществ и поверхностном стоке колеблется в широких пределах и зависит от отраслевой принадлежности предприятий. В целом преобладают взвешенные (130-11300 мг/л), органические вещества, нефтепродукты, биогенные элементы, тяжелые металлы.

Загрязненность сточных вод органическими веществами, как известно, характеризуется тремя показателями: БПК, ХПК, ООУ.

БПК – биохимическая потребность в кислороде – опосредованный показатель содержания органических веществ – характеризует необходимое количество кислорода для микробного окисления биологически окисленных органических веществ.

Различают БПКполн, БПК20, БПК10, БПК5, соответственно обозначающие, сколько кислорода израсходовано на полное окисление органических

веществ в течение 20, 10 и 5 суток.

ХПК – химическая потребность в кислороде – также опосредован-

ный показатель – характеризует необходимое количество кислорода для химического окисления всех органических веществ, а заодно и восстановленных неорганических (аммонийный азот, сульфиды, сульфиты т. д.).

ООУ – общее содержание органического углерода, характеризует суммарную концентрацию органических веществ.

177

Если в одной и той же пробе определить эти характеристики, то они выстроятся в убывающий ряд: ХПК > ООУ > БПК.

Способность сточных вод к биохимической очистке характеризуется

биохимическим показателем Б, т. е. отношением БПКП/ХПК.

По биохимическому показателю и токсичности промстоки подразделяются на 4 группы:

1)Б > 0,2: к ним относятся сточные воды пищевой, нефтехимической и других отраслей промышленности, органические загрязнения которых не токсичны для микробных ценозов;

2)0,02 ≤ Б ≤ 0,1: промстоки коксохимических, азотнотуковых содовых

инекоторых других производств. Эти воды после предварительной механической очистки могут быть направлены на биохимическое окисление;

3)0,001 ≤ Б ≤ 0,01: к этой группе принадлежат промстоки процессов сульфирования, хлорирования, масел и ПАВ, сернокислотного производства, черной металлургии, тяжелого машиностроения и др. После предварительной очистки на локальных очистных сооружениях данные стоки могут быть направлены на биохимическое окисление;

4)Б < 001: промстоки этой группы в основном загрязнены минеральными (дисперсными) веществами и подлежат преимущественно механической очистке.

Условия выпуска сточных вод в водоемы определяются Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения. Согласно этим правилам водные объекты, используемые для хозяйственно-бытовых и культурно-бытовых целей, относятся соответственно к двум категориям: первая – источники хозяй- ственно-питьевого водоснабжения предприятий пищевой промышленности; вторая – объекты для спорта, купания и отдыха населения.

Водные объекты, используемые для рыбохозяйственных целей, также разделяются на две категории: к первой отнесены водоемы и водотоки, обеспечивающие сохранение и воспроизводство ценных видов рыб с высокой чувствительностью к содержанию в воде кислорода, ко второй – остальные рыбохозяйственные водные объекты.

Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах после выпуска в них СВ, подвергшихся необходимой очистке, приводятся в табл. 5.2.

ПДК того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому признаку вредного действия (влияние на здоровье населения, на органолептическое или общесанитарное состояние водоема), который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. Указанный лимитирующий признак вредности (ЛПВ) должен всегда сопровождать ПДК, характеризуя ее с основной качественной стороны (табл. 5.3 и 5.4).

178

Таблица 5.2 Допустимые изменения состава воды в водоемах после выпуска в них сточ-

ных вод

*БПК – биохимическая потребность воды в кислороде, служит количественным показателем загрязненности воды органическими веществами, которые способны к биохимическому окислению в присутствии растворенного кислорода. БПК не эквивалентна общей концентрации органического вещества в воде. Такой концентрации эквивалентна химическая потребность воды в кислороде (ХПК) и только в том случае, если данное вещество может окисляться бихроматом, БПК составляет лишь часть ХПК: для одних веществ большую, для других – меньшую. Для веществ, не способных к биохимическому окислению (биохимически жестких), БПК вообще равна нулю при достаточной большой ХПК.

Таблица 5.3 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объ-

ектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения

179

Таблица 5.4 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объ-

ектов, используемых для рыбохозяйственных целей

Научно обоснован принцип гигиенического нормирования при одновременном присутствии в воде нескольких вредных веществ, согласно которому вещества одного ЛПВ проявляют аддитивное действие. Это означает, что общее воздействие двух или нескольких веществ одного ЛПВ (содержащихся в предельно допустимой концентрации каждое) будет таким же, как если бы какое-нибудь из них, присутствуя в воде в единственном числе, содержалось в количестве двух или нескольких ПДК. Данное положение в Правилах охраны поверхностных вод зафиксировано в следующей форме: при поступлении в водоем нескольких веществ с одинаковым ЛПВ сумма отношений этих концентраций ( C1,C2 ,...,Cn ) каждого из веществ в расчетном

створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы, т. е.

ПДКC1 1 ПДКC2 2 ... ПДКCn n 1.

Отмеченные состав и свойства воды водных объектов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования должны соответствовать нормативным требованиям в створе, расположенном на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т. д.). Состав и свойства рыбохозяйственных водоемов должны удовлетворять рыбохозяйственным требованиям в створе, определяемом в каждом конкретном случае органами рыбоохраны, но не далее, чем в 500 м от места выпуска.

180

Разбавление сточных вод в водоеме. Этот процесс является одним из основных факторов обезвреживания СВ, поступивших в водоем. Хотя при разбавлении общее количество поступившего в водоем загрязняющего вещества не изменяется, обезвреживающий эффект несомненен. Разбавление действует одинаково как на консервативные, так и на неконсервативньте вещества. В первом случае можно снизить концентрацию загрязняющих веществ, если, конечно, вода водоема по этим веществам менее загрязнена, чем сточная жидкость. Разбавление какого-либо притока, например сточной жидкости, в речном потоке обусловлено смешением загрязненных струй со смежными более чистыми струями под влиянием турбулентного перемешивания. Вследствие этого к поступившей в водоем сточной жидкости с расходом q ,

м3/с, присоединяется разбавляющая речная вода с расходом QCM , м3/с.

Под разбавлением n подразумевается отношение суммы расходов разбавляемой q и разбавляющей QCM воды к расходу разбавляемой воды:

Расход разбавленной воды можно представить как часть полного расхода речного потока Q , т. е.

где – коэффициент смешения, показывающий, как часть полного речного расхода Q участвует в разбавлении сточной жидкости.

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения СВ принято, что в качестве расчетного расхода реки Q должен приниматься расход 95%-ной

обеспеченности и в качестве расчетного принимается среднемесячный расход воды года, на который приходится среднегодовой расход 95%-ной обеспеченности.

С учетом формулы (5.2) выражение (5.3) примет вид:

В створе сосредоточенного выпуска разбавление обычно отсутствует, поскольку разбавляющая вода еще не присоединяется к сточной жидкости, поступившей в водоем. Следовательно, при этих условиях QСМ 0 . Но по-

скольку расход реки Q не равен нулю, то в соответствии с формулой (5.2)

должен быть равен нулю коэффициент смешения у. В этом случае из выражения (5.2) и (5.3) следует, что разбавление n 1 . Таким образом, равенство