МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
Варіант №6
на тему: Токсикологічна характеристика забруднюючих речовин води
Чернігів, 2008
Зміст
Завдання
1. Токсикологічна характеристика забруднюючих речовин води та їх нормування
2. Методи очистки від забруднювачів
3. Розрахункова частина
Література
Завдання
1. Наведіть стислу токсикологiчну характеристику забруднювачів води тавкажiть їх нормування згідно завдання.
2. Запропонуйте методи очистки від забруднювачів. Оцініть зменшення маси викиду ШР внаслідок використання методів захисту довкілля.
3. Розрахуйте сумарні екологічні збитки та платежі за забруднення навколишнього середовища, а також запобіжний токсикологічний збиток та зменшення платежів.
Таблиця 1 – Вихідні дані
| ШР | Сm, мг/л | q, м3/с | , год/рік | Мфакт, т/рік (без очистки) |
| Ацетон | 0,004 | 5 | 2400 | 15 |
| Нафта | 0,01 | 5 | 2400 | 15 |
| Сполуки мангану | 0,1 | 5 | 2400 | 15 |
σк=0,8; Кп
=1; Кт
=2,5.
1. Токсикологічна характеристика забруднюючих речовин води та їх нормування
Ацетон
Подразнює, в основному, верхнi дихальнi шляхи, змiнює склад кровi, чим викликає наркотичний вплив на органiзм. При високих концентрацiях пошкоджує центральну нервову систему. Викликає подразнення очей, пошкоджує дихальнi шляхи, трахеї.
Нафта і нафтопродукти
Наркотична дія вуглеводнів, які складають основну масу природних нафтових газів - метана і його найближчих гомологів - порівняно слабка. Значно сильніше діють пари менш летучих (рідких) складових частин нафти. Високий вміст ароматичних вуглеводнів може загрожувати бензольними хронічними отруєннями з різкою зміною крові. Сернисті сполуки можуть бути причиною гострих і хронічних отруєнь. Головну роль при цьому відіграє сірководень. При хронічній дії летучих безсернистих нафт спостерігається підвищена захворюваність органів дихання; функціональні зміни зі сторони центральної нервової системи (астено–вегетативний синдром); низький кров`яний тиск і сповільнення пульсу; ознаки ураження печінки; підвищення вмісту холестирина в крові.
У працюючих по добуванню і переробці багатосернистих нафт спостерігаються миттєві отруєння летучими з цих нафт при концентрації сірководню 0,55–0,63 мг/л і вуглеводнів – 15–20 мг/л. При тривалій дії виникає хронічне отруєння, але без строго специфічних рис. Летучі водні, які входять до складу нафтових масел, викликають гострі отруєння. Симптоми: загальна слабкість, втома, рвота, запаморочення, сильний головний біль.
Основним процесом переробки нафти є її перегонкав результаті якої отримують дистилляти. Після їх очистки мають слідуючінафтопродукти: бензин, мегроїн, реактивне та газотурбинне топливо, керосин, ДП, та інше.
Бензин діє аналогічно метановим вуглеводам та циклопарафінам. Характерним є розвиток судорог. Кровяний тиск під дією парів бензину знижуеться, пульс уповільнюеться. Подих спочатку посилюється, стає досить частим, ритм порушуеться при появі судорог.
Пари також можуть бути причиною появи нестійкості центральної нервової системи. Висока температура понижує, а низька присилює токсичність бензину.
Нафтові мазути викликають головний біль, серцебиття, сонливість, тошноту.
Керосин діє схоже до бензину, сильніше подразнює слизисті оболонки та шкіру. Спостерігаються головний біль, головокружіння , втратаапетиту, шкіряний зуд, безсоння, біль в облості серце , спіни, легкий кашель, загальне почуття слабкості. Можуть бути втрата рівноваги, подразнення шкіри, часто фурункули. ЛПШ госп. екож. – органолептичний, ГДК=0,1мл/л
ЛПШ риб. хоз. – рибогосподарська, ГДК =0,05 мл/л.
Таблиця 2 –Нормування ШР у воді
| ШР | Водойми культурно – побутового та господарського призначення | Водойми рибо – господарського призначення | ||||
| ГДКв, мг/л
|
ЛПШ | Клас небезп | ГДКрг, мг/л | ЛПШ | Клас небезп | |
| Ацетон | 2,2 | Заг. | 3 | 0,005 | Т. | 3 |
| Нафта | 0,3 | Орг. | 3 | 0,05 | Рг. | 4 |
| Сполуки мангану | 0,1 | Орг. | 3 | - | - | - |
2. Методи очистки від забруднювачів
Всі методи очистки промислових стічних вод поділяють на такі групи -механічні і механо-хімічні, хімічні і фізико-хімічні та біохімічні.
Механічні та механо-хімічні
методи очистки води є попередніми в цілому комплексі заходів перед спуском води до природної водойми.
Проціджування
використовують для попереднього очистки води з метою вилучення механічних домішок значного розміру.
Пісковловлювачі
(щілисті, горизонтальні, вертикальні) застосовують для попереднього виділення мінеральних і органічних забруднень. Вони встановлюються перед відстійниками і дозволяють виділяти мінеральні домішки і гру-бодисперсні частинки, що містять нафтопродукти.
Спливанням
очищають стічні води від нафтопродуктів у нафтовловлювачах. З цією метою можна також використовувати флотатори і пристрої для диспергування повітря, флотацію із застосуванням реагентів.
Так для очищення стічних вод від основної маси нафтопродуктів (більше 100 мг/л) застосовуються нафтовловлювачі переважно горизонтального типу. Принцип їх роботи заснований на відмінності в густині нафтопродуктів і механічних домішок. Спливаючу нафту збирають щілистими поворотними трубами, а твердий осад видаляють через донний клапан. Ефективність очищення стічних вод від нафтопродуктів в горизонтальних нафтовловлювачах складає 60-70%, а в багатополичних досягає 98%.
Для механічного очищення с
та центрифуги.
Флотація
ґрунтується на різній змочуваності мінералів (домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічній взаємодії завислих речовин з бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням на поверхні води шару піни з вилученими домішками. Флотацією очищають стічні води від твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульгованих речовин, а також від окремих іонів розчинених речовин.
Хімічне очищення може застосовуватися як самостійний метод перед подачею виробничих стічних вод в систему оборотного водопостачання, а також перед спуском їх у водоймище або в міську каналізаційну мережу. Застосування хімічного очищення у ряді випадків доцільно (як попередня) перед біологічним або фізико-хімічним очищенням. Хімічна обробка знаходить застосування також і як метод глибокого очищення виробничих стічних вод з метою їх дезінфекції, обезбарвлення або витягання з них різних компонентів. При локальному очищенні виробничих стічних вод в більшості випадків перевага віддається хімічним методам.
Для хімічної
очистки води використовують такі типи реакцій: нейтралізацію, осадження ОВР та ін. При правильному підборі реагентів ступінь очистки з використанням хімічних методів може наближатися до ста відсотків від окремих забруднювачів.
Фізико-хімічна
група методів очистки стічних вод як правило є основною.
Адсорбція.
Цей метод, як правило, використовують у комбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішок механічними методами і коагуляцією. Потім молекулярно-розчинені домішки органічних речовин видаляють шляхом адсорбції на активованому вугіллі, яке крім речовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди, віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкою адсорбованих домішок парою, якщо вони використовуються, або деструктивною регенерацією, якщо адсорбовані домішки знешкоджуються.
Ступінь очистки досягає 99%.
Коагуляцію
застосовують для видалення зі стічних вод найдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та інших високомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувачу воду незначної кількості електролітів та деяких інших сполук, які називають коагулянтами.
Видалення фенолів та інших органічних сполук із стічних вод здійснюють за допомогою екстракції. Екстракція
ґрунтується на неоднаковому розподілі компонентів розчину між двома фазами, які утворюються при застосуванні органічної речовини - екстрагента (триетиламін, діетилметіїрамін, дипропіламін та ін.).
Для видалення електролітів (кислот, лугів, солей), застосовують зворотний осмос,
трансформацію іонів у малорозчинні та малодисоційовані сполуки, сепарацію іонів при різних фазових станах води, фіксацію іонів на твердій фазі іонітів (іонний обмін), електродіаліз та вилучення іонів металів їх поглинанням та накопиченням мікробами.
Останнім часом для очистки води, зниження твердості води стали широко використовують іонообмінний
метод .
Іоніти - це неплавкі та нерозчинні (чи малорозчинні) речовини, які обмежено набухають у воді. У своїй структурі мають функціональні групи кислотного та основного характеру, що здатні обмінюватись на іони речовин, розчинених в воді. Частіше іоніти представляють собою тверді високомолекулярні полікислоти і поліоснови чи їх солі. В залежності від характеру функціональних груп іоніти можуть обмінюватися катіонами (катіоніти) чи аніонами (аніоніти).
Електрохімічне окислення (для сполук мангану).
Електрохімічні методи очищення засновані на електролізі стічних вод. Основу електролізу складають два процеси: анодне окислення і катодне відновлення. На аноді залежно від сольового складу стічних вод і умов електролізу виділяються кисень і галогени, а також окислюються деякі присутні в стічних водах органічні речовини.
Застосування електрохімічних методів очищення не вимагає попереднього розбавлення стічних вод, не викликає збільшення їх сольового складу, дозволяє утилізувати цінні домішки із стічних вод, спрощує технологічну схему очищення і експлуатацію споруд і скорочує площі, займані під очисні споруди, в порівнянні з методами реагентной обробки. Основними недоліками електрохімічного методу очищення стічних вод є значні енергетичні витрати і витрата металу, необхідність очищення поверхні електродів і міжелектродного простору від механічних домішок.
Термічний метод (для очистки від ацетону)
полягає в спалюванні токсичних органічних речовин, що містяться в стічних водах. В результаті утворюються нетоксичні газоподібні продукти горіння й тверді речовини, які можна використовувати.
3. Розрахункова частина
Розрахунок ГДС
За формулою
ГДС = Сm*q,
визначаємо ГДС (т/рік) для кожної речовини:
ГДС1=0,004*10-9
*5000*3600*2400=0,1728 т/рік; ГДС2=0,01*10-9
* 5000*3600*2400=0,432 т/рік;
ГДС3=0,1*10-9
*5000*3600*2400=4,32 т/рік.
Оцінки екологічного збитку
. Визначимо показники відносної небезпеки ШР, користуючись даними таблиці 2 (при відсутності ГДКрг
для розрахунку береться ГДКВ
):
А1=1/2,2=0,454 ум. т/т; А2= 1/0,3=3,33 ум. т/т; А3=1/0,1=10 ум. т/т, звідки приведена маса викиду:
до очистки - Мвд
=0,454*15+3,33*15+10*15=206,76 ум. т/рік;
для очистки від ацетону застосуємо термічний метод (η=0,90), для нафти -нафтовловлювачі (η=0,90), для сполук мангану - катіонітну очистку (η=0,99), тоді після очистки-Мвп
=0,454*0,15 +3,33*0,15+10*0,15 =2,0676 ум. т/рік.
Екологічний збиток від забруднення водойм складає:
до очистки - WВД
=57*0,8*206,76=9428,256 грн./рік;
після очистки- Wвп=57*0,8*2,0676=94,28256 грн./рік.
Література
1.Охрана окружающей среды/ Под ред. С.В.Белова.-М.:Высш. шк., 1991.- 319с.
2.Вредные вещества в промышленности. В 2-х т./ Под ред. Н.В.Лазарева.-Л.: Химия,1963.
4.Сахаев В.Г., Щербицкий Б.В. Справочник по охране окружающей среды. –К.:Будівельник, 1986.-152с.
5. Екологічний моніторинг. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Основи екології» для самостійної роботи студентів механічних та технологічних спеціальностей /Укл. Старчак В.Г., Костенко І.А., Цибуля С.Д., Мартинюк О.Г., Буяльська Н.П. – Чернігів: ЧДТУ, 2004.-129 с.
6. Методичні рекомендації для самостійної роботи студентів заочної форми навчання з дисципліни «Основи екології» /Укл. Костенко І.А., Цибуля С,Д., Мартинюк О.Г., Іваненко К.М. – Чернігів: ЧДТУ, 2008.- 59 с.