38605

Види взаємодії людини з природним середовищем та їх наслідки у звязку з забрудненнями стічними водами ПАТ Сєверодонецьке Обєднання Азот

Дипломная

Экономическая теория и математическое моделирование

Головна ж теоретична і практична задача екології розкрити загальні закономірності організації життя і на цій основі розробити принципи раціонального використання природних ресурсів в умовах все зростаючого впливу людини на біосфер Взаємодія людського суспільства і природи стало однією з найважливіших проблем сучасності оскільки положення яке складається у відносинах людини з природою часто стає критичним: вичерпуються запаси прісної води і корисних копалин нафти газу кольорових металів тощо погіршується стан ґрунтів водного і...

Украинкский

2013-09-28

946.5 KB

3 чел.

1. Структура і характеристика екологічних систем.

Екологія (грец. oikos - житло, місцеперебування, logos - наука) - біологічна наука про взаємини між живими організмами та середовищем їхнього життя. Цей термін був запропонований в 1866 р. німецьким зоологом Ернстом Геккелєм. Становлення екології стало можливим після того, як були накопичені великі відомості про різноманіття живих організмів на Землі і особливості їхнього способу життя в різних середовищ існування і виникло розуміння, що будова, функціонування і розвиток всіх живих істот, їх взаємини з середовищем проживання підпорядковані певним закономірностям, які необхідно вивчати.

Об'єктами екології, є переважно системи вище рівня організмів, тобто вивчення організації та функціонування надорганізменних систем: популяцій, біоценозів (спільнот), біогеоценозів (екосистем) і біосфери в цілому. Іншими словами, головним об'єктом вивчення в екології є екосистеми, тобто єдині природні комплекси, утворені живими організмами і середовищем проживання.

Завдання екології змінюються в залежності від досліджуваного рівня організації живої матерії. Популяційна екологія досліджує закономірності динаміки чисельності та структури популяцій, а також процеси взаємодій (конкуренція, хижацтво) між популяціями різних видів. У завдання екології спільнот, входить вивчення закономірностей організації різних спільнот, або біоценозів, їх структури та функціонування (кругообіг речовин і трансформація енергії в ланцюгах живлення).

Головна ж теоретична і практична задача екології - розкрити загальні закономірності організації життя і на цій основі розробити принципи раціонального використання природних ресурсів в умовах все зростаючого впливу людини на біосфер

Взаємодія людського суспільства і природи стало однією з найважливіших проблем сучасності, оскільки положення, яке складається у відносинах людини з природою, часто стає критичним: вичерпуються запаси прісної води і корисних копалин (нафти, газу, кольорових металів тощо), погіршується стан ґрунтів, водного і повітряного басейнів, відбувається знищення величезних територій, ускладнюється боротьба з хворобами і шкідниками сільськогосподарських культур. Антропогенні зміни торкнулися практично всі екосистеми планети, газовий склад атмосфери, енергетичний баланс Землі. Це означає, що діяльність людини вступила в протиріччя з природою, в результаті чого у багатьох районах світу порушилося її динамічну рівновагу. Для вирішення цих глобальних проблем і перш за все проблеми інтенсифікації та раціонального використання, збереження та відтворення ресурсів біосфери екологія поєднує в науковому пошуку зусилля ботаніків, зоологів та мікробіологів, надає еволюційного вчення, генетиці, біохімії і біофізики їхню справжню універсальність. До кола проблем екології включені також питання екологічного виховання і освіти, морально-етичні, філософські і навіть правові питання. Отже, екологія стає наукою не тільки біологічної, але й соціальної. Методи екології поділяються на польові (вивчення життя організмів і їх спільнот в природних умовах, тобто тривале спостереження в природі за допомогою різної апаратури) та експериментальні (експерименти в стаціонарних лабораторіях, де є можливість не тільки варіювати, але і строго контролювати вплив на живі організми будь-яких факторів по заданій програмі). При цьому екологи оперують не тільки біологічними, а й сучасними фізичними і хімічними методами, використовують моделювання біологічних явищ, тобто відтворення в штучних екосистемах різних процесів, що відбуваються в живій природі.

За допомогою моделювання можна вивчити поведінку будь-якої системи з метою оцінки можливих наслідків застосування різних стратегій і методів управління ресурсами, тобто для екологічного прогнозування. Для вивчення і прогнозування природних процесів широко використовується також метод математичного моделювання. Такі моделі екосистем будуються на основі численних відомостей, накопичених в польових і лабораторних умовах. При цьому правильно побудовані математичні моделі допомагають побачити те, що важко або неможливо перевірити в експерименті. Однак сама по собі математична модель не може служити абсолютним доказом правильності тієї чи іншої гіпотези, але вона служить одним із шляхів аналізу реальності. Поєднання польових і експериментальних методів дослідження дозволяє екологу з'ясувати всі аспекти взаємин між живими організмами і численними факторами навколишнього середовища, що дозволить не тільки відновити динамічну рівновагу природи, а й керувати екосистемами.

1.1 Характеристика прісноводних екосистем.

Прісні води на поверхні континентів утворюють річки, озера, болота. Людина для своїх потреб створює штучні ставки та великі водосховища. Значить, прісні води можуть перебувати в текучому і стоячому стані. Деякі водойми можуть переходити з одного стану в інший.

У зв'язку з цим прісноводні місцеперебування поділяються на:

- лентичні екосистеми - озера і ставки - стоячі води;

- лотичні екосистеми джерела, струмки, річки - текучі води;

- заболочені ділянки, з коливалися рівнем по сезонах і роках - марші і болота;

Прісноводні екосистеми для людини мають неперехідні значення внаслідок таких особливостей: 1) прісні води - практично єдине джерело для побутових і промислових потреб, 2) прісноводні екосистеми являють собою саму зручну і дешеву систему переробки відходів, 3) унікальність термодинамічних властивостей води, що сприяють зменшенню температурних коливань середовища.

Лімітуючі фактори водного середовища - температура, прозорість, протягом, солоність та ін. Багато тварин, що живуть у воді, стенотермні, внаслідок чого небезпечно навіть невелике теплове забруднення середовища.  

Для життя у водоймах дуже важлива прозорість води, мірою для якої служить глибина зони, в якій можливий фотосинтез при проникненні сонячного світла. Перебіг - також важливий фактор, що лімітує в лотичних екосистемах - впливає на поширення організмів і вміст солей і газів. Найважливішим лімітуючим фактором у водних екосистемах, є концентрація О2, але яка часто буває навіть у надлишку за рахунок антропогенного впливу, лімітуючи в максимумі. Лімітуючими з біогенних солей, бувають нітрати і фосфати, іноді відчувається брак кальцію та деяких інших елементів. На чисельності і розселенні водних організмів, особливо риб, позначається просторове розділення прісних водоймищ. Залежно від відмінностей у концентрації солей в рибі і воді, рідина в рибі може бути гіпотонічна або гіпертонічна, то й інше веде до загибелі тварини. Але існують риби, у яких є спеціальні механізми осмотичної регуляції, що сприяє перебування в прісній і солоній воді. Харчовий ланцюг у водоймах добре розвинений й представлений організмами всіх трофічних рівнів. Продуценти представлені автотрофами: фото - і хемосінтезуючими мікроорганізмами і водними рослинами. Консументи - повним набором рослиноїдних та хижаків різних порядків до паразитів і т. д. І редуценти  відрізняються значним розмаїттям, яке пов'язане з природою субстрату.

1.2. Мікроорганізми в механізмі екосистем.

Субстрат - вихідний продукт, перетворений ферментом в результаті специфічного фермент - субстратної взаємодії в один або декілька кінцевих продуктів. Після закінчення каталізу, і вивільнення продукту реакції, активний центр ферменту знову стає вакантним і може пов'язувати інші молекули субстрату.

Загальне рівняння біохімічної реакції, що каталізується ферментом, можна записати в наступному вигляді: E + S ES → EP E + P, де Е - фермент, S - субстрат, ES, EP - комплекс ферменту і субстрату, ферменту і продукту реакції, відповідно , P - продукт реакції.

Редуценти - мікроорганізми (бактерії та гриби), що руйнують відмерлі залишки живих істот, що перетворюють їх у неорганічні сполуки і найпростіші органічні сполуки.

Консументи - організми, що споживають готові органічні речовини, створювані автотрофами (продуцентами). На відміну від редуцентів, консументи не здатні розкладати органічні речовини до неорганічних. До консументів відносять тварин, деякі мікроорганізми, а також паразитичні і комахоїдні рослини.

Продуценти - організми, здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних, тобто, все автотрофи. Це, в основному, зелені рослини, проте деякі види бактерій хемотрофів здатні на хімічний синтез органіки без сонячного світла.

  1.   Класифікація водних організмів.

Водні організми можна класифікувати по місцезнаходженню у водоймі. Бентос - організми, прикріплені до дна, що живуть в мулистих опадах і просто покояться на дні. Перифітон - тварини і рослини, прикріплені до листів і стебел водних рослин або до інших виступах над дном водойми. Планктон - організми плаваючі, зоопланктон може активно пересуватися сам, але в цілому за допомогою течії. Нектон - вільно переміщаються у воді організми - риби, амфібії і т. д.

Особливе значення має розподіл організмів по трьом законам водойми. Літоральної зона - товща води, де сонячне світло доходить до дна. Лімнична зона - товща води до глибини, куди проникає всього 1% від сонячного світла і де затухає фотосинтез. Евфотична зона - вся освітлена товща води в літоральній і лімничній зонах. Профундальна зона - дно і товща води, куди не проникає сонячне світло.

У проточних водоймах останні 3 зони не виражені, хоча їх елементи зустрічаються. Перекати - мілководні ділянки з швидкою течією; дно без мулу, переважно прикріплені форми перифітона і бентосу. Плес - ділянки глибоководні, течія повільна.

2. Види взаємодії людини з природним середовищем та їх наслідки у зв'язку з забрудненнями стічними водами ПАТ "Сєверодонецьке Об'єднання Азот"

 2.1 Характеристика джерел утворення стічних вод, та їх склад і властивості.

Комплекс очисних споруд цеху нейтралізації та очистки промислових стоків (НОПС), ПАТ "Сєверодонецьке Об'єднання Азот", призначений для прийому та знешкодження змішаних господарсько – побутових і промислових стоків м. Сєверодонецька, хімічно забруднених і господарсько - побутових стоків від виробничих об'єднань "Азот", "Склопластик", "Алвіго КС", а також інших сторонніх організацій, що знаходяться на майданчику "Сєверодонецьке об'єднання Азот", з наступним доочищенням і знезараженням перед відведенням в систему оборотного водопостачання.

Стічні води міста Сєверодонецька - рідина попелястого кольору зі стійким неприємним запахом, температурою близько 25 ° С. Не токсична але бактеріально забруднена.

Великою різноманітністю речовин і властивостей відрізняються  стічні води, що надходять від цехів підприємств міста Сєверодонецьк:

- З цеху ацетилену - рідина прозора з неприємним запахом, температурою до 35 ° С. Містить у собі розчинений ацетилен. Середа лужна;

- З цехів вінілацетату, похідних вінілацетату і формаліну оцтової кислоти - рідина коричневого кольору з неприємним запахом, температурою до 35 ° C. Містить у собі оцтову кислоту, полівінілацетатну емульсію та інші домішки. Середа слабко кисла;

- З цехів МП і Ф, 1 - Б - прозора рідина з неприємним запахом,

температурою близько 40 ° С, містить в собі формальдегід, метиловий спирт, аміак. Середа лужна;

- З цехів 1 - А і ХПВ - прозора рідина з неприємним запахом, температурою 35 ° С. Містить у собі аміак, луг, сірчану кислоту. Середа від лужної до кислої;

- З цехів М - 3, № 3, № 6/2, СП "УТВІ" № 5 - рідина зі слабким запахом аміаку, містить в собі аміаку, сечовину, азотну кислоту і аміачну селітру. Стоки цеху М - 3, і СП "УТВІ" мають лужне середовище, стоки цехів № 3, № 6/2, № 5 - середа від кислої до лужної;

- Стоки виробництва № 3 - прозора рідина із запахом органіки, містить в собі гексаметилендиамін, низькі дикарбонові кислоти, аміак, азотну кислоту та інші.

Сирий осад після первинних відстійників  - густа чорна рідина з гнильним запахом. Містить у собі 60 мг/дм3 зважених частинок речовин з включенням жирів. Середа нейтральна.

Шлам після первинних промислових відстійників - рідина чорно - бурого кольору з запахом органіки, містить в собі до 40 мг/дм3 зважених речовин у вигляді полімерних смол.

Таблиця 2.1.1.  - Характеристика вихідної сировини, матеріалів і напівпродуктів

п/п

Найменування

сировини,

матеріалів,

напівпродуктів

Державний або галузевий стандарт, регламент або

методика на

підготовку

Показники

обов'язкові

для перевірки

Регламентовані показники з

допустимими

відхиленнями

Кількість стоків,

м 3 / год

Продовження таблиці 2.1.1

1

                  2

3

4

5

6

11

Стічні води виробництва № 3.
Потік № 1.

Рекомендації

 лабораторії № 7 

ДержНДІ

метанопроекта

Температура

Температура

БПК

N-NO3 -

N - NH4 +

pH

н/б 35 °С

н/б 15000мг/дм3

н/б 9100 мг/дм3

н/б  2500 мг/дм3

н/б 50,0 мг/дм3

2,5  ÷ 9,5

100

2

Стічні води виробництва № 2.

Потік № 2.

Рекомендації

ПАТ

“Азот ”

Температура

Мочевина

N-NO3 -

N - NH4 +

pH

н/б 30 °С

н/б 300

н/б 250

н/б 330

6,5 ÷ 9,5

150

3

Хім Брудні стоки

з усереднювача № 2.

Потік № 4.

Фактичні дані

цеху

НОПС

Температура

ХПК

pH

N - NH4 +

БПК5

н/б 35 °С

800 ÷8000  мг/дм3

6,5 ÷ 8,5

н/б 50  мг/дм3

480 ÷ 4800  мг/дм3

650

4

Промстоки потоку.

№ 6

Фактичні дані

цеху

НОПС

ХПК

N-NO3 -

N - NH4 +

pH

зважені. частини

Не нормовані

н/б 10  мг/дм3

н/б 4  мг/дм3

6,5 ÷ 8,5

н/б 30  мг/дм3

1570

5

Хімбрудні стоки з усереднювача № 1

Потік № 5.

Фактичні дані

цеху

НОПС

Температура

ХПК

N - NH4 +

pH

P2 O5

N-NO3 -

Хлорид - іон

н/б 30 °С

н/б 1000  мг/дм3

н/б 150  мг/дм3

6,5 ÷ 8,5

4,0 ÷ 6,0

Не нормовані

н/б 150  мг/дм3

190

Продовження таблиці  2.1.1

6

Госппобутові стоки ПрАТ

"Об'єднання Азот"

Потік № 7.

Фактичні дані

цеху

НОПС

Температура

ХПК

БПК5

pH

зваж. Част.

20 ÷ 30 °С

н/б 210  мг/дм3

н/б 130 мг/дм3

6,5 ÷ 8,5

200 мг/дм3

625

7

Госппобутові стоки

Г. Сєвєродонецька.

Потік № 8.

Фактичні дані

цеху

НОПС

Температура

ХПК

БПК5

pH

N - NH4 +

N-NO3 -

P2 O5

взвешен. в.- ва

6 ÷ 30 °С

н/б 210  мг/дм3

н/б 130 мг/дм3

6,5 ÷ 8,5

н/б 15 мг/дм3

отс.

н/б 4,0 мг/дм3

н/б 200  мг/дм3

2177

8

Стічна вода з шламонакопичувача.

Потік № 10.

Фактические данные цеха НОПС

Температура

pH

ХПК

N - NH4 +

н/б 25 °С

6,5  ÷ 8,5

н/б 800  мг/дм3

н/б 150  мг/дм3

150

9

Ортофосфорна кислота.

Потік № 12.

ДСТУ

10678 - 76

H3 PO4

н/м 73 %

10

Хлор.

Потік №13.

ДСТУ

67 – 18 - 98

2.2 Токсикологічна характеристика компонентів стічних вод, що утворюються на ПрАТ "Сєвєродонецьке об'єднання Азот".

Азотна кислота. Дим, що містить туман азотної кислоти подразнює верхні дихальні шляхи, може викликати роздратування зубів, кон'юктивіти, ураження рогівки ока. При важких отруєннях - набряк легенів протягом першої доби, різка слабкість, нудота, задишка, кашель з рясним мокротинням, ціаноз зубів, особи, пальців рук, з рота специфічний запах. При легкому отруєнні - бронхіт.

Аміак. У високих концентраціях він викликає рясну сльозотечу і біль в очах, задуха, сильні напади кашлю, запаморочення, болі в шлунку, блювоту, затримку сечі. Наслідками перенесеного гострого отруєння можуть бути помутніння кришталика, рогівки ока, навіть його втрата, захриплість.

Вдихання 0,003 мг / л протягом 8:00 викликає тенденцію до зменшення утилізації кисню і уповільнення пульсу. При концентраціях 0,0008 ÷ 0,0036 і 0,0002 ÷ 0,0016 мг / л ,відбувається зниження працездатності, з'являються головні болі, зникає сон і апетит, підвищена дратівливість, зрушення нервової системи. При 0,0005 ÷ 0024 мг / л ,відбувається зниження рівня вітаміну С в крові зменшення виведення сечовини, збільшення потреби у вітаміні В, зрушення в жировому та білковому обміні речовин та інше. Дія аміаку на шкіру наступне: при концентрації 1% (об'ємний) - 7 мг / л - спостерігається різке роздратування вологої шкіри, при 2% - помітне роздратування, а 3% - через кілька хвилин можуть викликати опік з утворенням міхурів. ГДК аміаку - 20 мг / л.

Аміачна селітра (нітрат амонію). Скарги працюючих на виробництві селітри характерні для дії аміаку. Крім того - хронічний гастрит, подразнюючу дію на шкіру, що виражається в сильному свербежі, почервоніння навколо фолікулів, почервоніння шкіри на тильній стороні кистей і передпліччях.

Ацетилен. ГДК = 0,5 мг/м3. Слабкий наркотик. У суміші з повітрям діє переважно побічно, викликаючи задуху внаслідок зменшеного вмісту кисню в повітрі.

Метиловий спирт. ГДК = 5 мг/м3. Сильний, переважно нервовий і судинний отрута. При отруєнні через шлунок викликає циркуляторний колапс. При будь-якому способі введення метанолу, типові ураження зорового нерва і сітківки ока, що відзначаються як в гострих так при виражених отруєннях. Пари метанолу сильно подразнюють слизові оболонки ока і дихальних шляхів. Порогова концентрація метанолу нижче порога нюхового відчуття: перша - 0,00146 мг/м3, друга - від 0,0041 до 0,011 мг/м3.

Окисли азоту (нітрати і нітрити). Отруєння протікає по дратівної або нітритного типу дії. Через легені потрапляє і вражає альвеолярну тканину, потім набряк легенів і складні рефлекторні розлади. Діють на артерії, викликають розширення судин і зниження кров'яного тиску. При вдиханні неприємний запах, кашель, подразнення глотки, слиновиділення.

Сірчана кислота. Дратує і припікає слизові верхніх дихальних шляхів, вражає легені. При попаданні на шкіру викликає важкі опіки. Аерозоль сірчаної кислоти має більш вираженим токсичною дією, ніж діоксид сірки. Подразнюючу дію туману сірчаної кислоти з'являється при 1 мг/м3, також сірчана кислота викликає криваву мокроту, блювоту. Концентрація сірчаної кислоти викликає сильне печіння на шкірі, при великій поверхні ураження - часто смертельний результат.

Формальдегід. ГДК = 0,5 мг/м3. Дратівливий газ викликає дегенеративні процеси в порінхіматозних органах, сенсибілізує шкіру. Діє на ЦНС, особливо на зорові горби, інактивує ряд ферментів в органах і тканинах, пригнічує синтез нуклеїнових кислот, порушує обмін вітаміну С, володіє мутагенними властивостями. Пороги сприйняття у людини 0,00007 ÷ 0,0004 мг/м3.

Фосфати. Токсична дія є результатом порушення осмотичного тиску в клітинах. Зниження швидкості росту.

2.3 Вплив стічних вод ПрАТ "Сєвєродонецьке об'єднання Азот" на атмосферу, гідросферу, людини, рослинний і тваринний світ.

Під забрудненням водойм розумію зниження їх біосферних функцій та екологічного значення в результаті надходження в них шкідливих речовин.

Забруднення вод виявляється в зміні фізичних і органолептичних властивостей (порушення прозорості, забарвлення, запаху, смаку), збільшення вмісту сульфатів, хлоридів, нітратів, токсичних важких металів, скорочення розчиненого у воді кисню, поява радіоактивних елементів, хвороботворних бактерій і інших забруднювачів. Забруднення водних екосистем становить величезну небезпеку для всіх живих організмів і, зокрема для людини.

Таблиця 2.3.2. - Несприятливі наслідки для здоров'я людини, пов'язані зі споживанням забрудненої води.

Характер споживання води

Забруднювачі води

Захворювання

З питвом і їжею

Біологічні

патогенні

бактерії

віруси

Холера, дизентерія,

черевний тиф,

паротит, інфекційний гепатит, гастроентерит,

Умивання, прання, робота у воді

Паразити

Амебна дизентерія, гельмінтози, дерматити

Проживання поблизу

водойм

Через комах переносників

Малярія, лихоманка, річкова сліпота, сонна хвороба

З питвом і їжею

Хімічні

нітрати

сполуки фтору

миш'як

селен

ртуть

свинець

кадмій

занадто м'яка вода

ДДТ, органіка

Матгемоглобінемія

ендемічний флюороз

інтоксикація

інтоксикація

Мінамата

інтоксикація

ітай - ітай

дегенеративні ураження серця

інтоксикація, рак

Всі види споживання

Радіоактивні

радіоізотопи:

226Ra, 235U, 90Sr, 131I, 137Cs

Радіоактивні поразки

(Мозок, щитовидна залоза, кістки)

Встановлено, що під впливом забруднюючих речовин в прісноводних екосистемах спостерігається падіння їх стійкості внаслідок порушення харчової піраміди в біоценозі, мікробіологічного забруднення, евтрофування та інших сприятливих процесів. Вони знижують темпи зростання гідробіонтів, їх плодючість, а в ряді випадків призводять до їх загибелі. Найбільш вивчений процес евтрофування водойм. Цей природний процес, характерний для всього геологічного минулого планети зазвичай протікає дуже повільно і поступово, але в останні десятиліття, у зв'язку із збільшеним антропогенним впливом, швидкість його розвитку різко збільшилася.

Прискорена (антропогенна) евтрофікація пов'язана з надходженням у водойми великої кількості біогенних речовин - азоту, фосфору та інших елементів у вигляді добрив, миючих речовин, відходів тваринництва, атмосферних аерозолів і т. д. У скоєних умовах евтрофікація водойм протікає в значно менш тривалі терміни - кілька десятиліть і менше.

Антропогенна  евтрофікація  вельми негативно впливає на прісноводні екосистеми, призводячи до перебудови структури трофічних зв'язків гідробіонтів, різкого зростання біомаси фітопланктону завдяки масовому розмноженню синьо-зелених водоростей, які викликають «цвітіння» води, що погіршують її якість і умови життя гідробіонтів. Синьо-зелених водоростей в результаті своєї життєдіяльності виробляють найсильніші токсини, які самі не використовують, але вони, потрапляючи в водну товщу, становлять небезпеку для живих організмів і людини.

Токсини можуть викликати цироз печінки, дерматити у людей, отруєння і загибель тварин. Тому основним обмежуючим фактором «цвітіння» синьо-зелених водоростей є зменшення скиду біогенних речовин (в основному фосфору) у водні екосистеми.

Також зростання маси фітопланктону супроводжується зменшенням різноманітності видів, що призводить до непоправної втрати генофонду, зменшення здатності екосистем до гомеостазу та саморегуляції.

Крім надлишку біогенних речовин на прісноводні екосистеми згубний вплив роблять і інші забруднюючі речовини: важкі метали (свинець, кадмій, ртуть тощо), Феноли, СПАР та ін. Отруйна дія стічних вод проявляється в залежності від забруднювача і його концентрації. Так невеликі концентрації вище ГДК ведуть до порушення обміну речовин, а смертельні концентрації - до загибелі гідробіонтів. У більшості гідробіонтів уражаються органи розмноження. Хімічні речовини та ведуть до диспропорції у розвитку окремих видів гідробіонтів і до порушення сформованих взаємин, т. е. неучасть одних видів гідробіонтів у кругообігу речовин у воді відбивається на інших видах гідробіонтів. Через порушення умов харчування організмів в харчових ланцюгах відбувається зміна їх чисельності при заміщенні одних видів іншими, не властивими для даного водоймища.Також на життя у водоймах впливає реакція середовища. Так при          рН = 7,0 зменшується вміст кальцію у воді, гинуть ікринки окремих земноводних, при рН = 6,0 гинуть молюски, прісноводні креветки, ікра всіх земноводних, при рН = 6,0 ÷ 5,5 с даних відкладення починається вилуговування отруйних металів, внаслідок чого швидко змінюються видовий склад і кількість водних організмів. Коли рН досягає 4,5 в озері або річці не залишається нічого живого крім анаеробних бактерій, які виділяють вуглекислий газ, метан та сірководень.

        

          3 Екологічне нормування шкідливих речовин у навколишньому середовищі

         3.1 Принципи нормування

Відповідно до законодавства України нормування навколишнього середовища проводиться з метою встановлення гранично допустимих норм дії, що гарантують екологічну безпеку населення, збереження генофонду, забезпечують раціональне використання і відтворення природних ресурсів в умовах стійкого розвитку господарської діяльності.

Нормування навколишнього середовища буває:

  1.  санітарно-гігієнічне;
  2.  екологічне;
  3.  науково-технічне.

Екологічне нормування припускає облік допустимого навантаження на екосистему. Допустиме навантаження – це навантаження, під впливом якого відхилення від норми не перевищує природних відхилень [13].

Санітарно-гігієнічне нормування засноване на знанні ефектів, що надаються різноманітними чинниками на живі організми.

В основі  санітарно-гігієнічного нормування лежить поняття гранично допустимої концентрації (ГДК).

Джерело дії і його діяльність враховує науково-технічне нормування. Вимоги, що пред'являються до джерела дії, відбиваються за допомогою науково-технічних нормативів – гранично допустимого скидання ГДС, гранично допустимого викиду ГДВ, а також технічних, будівельних, містобудівних норм і правил. В основу встановлення науково-технічних нормативів покладений наступний принцип: за умови дотримання цих нормативів підприємствами регіону вміст будь-якої домішки у воді, повітрі, грунту повинно задовольняти вимогам санітарно-гігієнічного нормування [13].

Вміст забруднюючих речовин у воді регламентується санітарними нормами і правилами та рибогосподарськими вимогами і вимірюється концентрацією в мг/дм . Характеристиками небезпечності речовини для людини і живих організмів є гранично допустима концентрація (ГДК) і клас шкідливості (І - надзвичайно шкідливі, II - дуже шкідливі, III - шкідливі, IV - помірно шкідливі).

ГДК - максимальна концентрація, при якій речовина не впливає безпосередньо або опосередковано на стан здоров'я населення (при дії на організм продовж всього життя) і не погіршує санітарно-гігієнічні умови водокористування. ГДК встановлюється за лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ).

Всі речовини по характеру свого негативного впливу поділяють на групи. Кожна група поєднує речовини однакової ознаки дії, котра зветься ознака шкідливості. Одна і та ж сама речовина при різних концентраціях може виявляти різні ознаки шкідливості. Ознака шкідливості, яка з'являється при найменший концентрації речовини, є лімітуючою ознакою шкідливості (ЛОШ).

Для водних об'єктів комунально-побутового і господарсько-питного призначення встановлено такі ЛОШ: санітарно-токсикологічна, загальносанітарна, органолептична. Для водних об'єктів рибогосподарського водокористування, крім означених, визначають ще дві ЛОШ - токсикологічна і рибогосподарська [14].

При розрахунках необхідного ступеня очистки СВ від ЗР враховують їх адитивну дію. Для речовин тієї ж ЛОШ повинно дотримуватись співвідношення:

                                              (3.1)

де Сі та ГДКі- відповідно концентрація і-ої речовини в очищених стічних водах і її ГДК, мг/дм3; п - кількість речовин з однаковою ЛОШ.

Методична схема гігієнічних ГДК передбачає вивчення впливу забруднюючих речовин за трьома ознаками шкідливості: санітарно-токсикологічний (чутливість живих організмів до дії токсичних речовин), органолептичний (смак, колір, запах) і загальносанітарний (інтенсивність БСК, процесів мінералізації речовин, що одержать азот, розвитку і відмирання сапробної мікрофлори, тобто інтенсивність процесів самоочищення вод). Гігієнічні ГДК не призначаються для захисту екологічного благополуччя водного об'єкту, їхня задача складається в забезпеченні безпечних умов водокористування для людини. Вони використовуються лише для тих водойм, що призначені для господарсько-питного і комунально-побутового водокористування.

Поява нових джерел забруднення і розширення їхньої географії привела до необхідності розглядати обмеження шкідливих впливів не тільки з погляду безпеки людини, але і з погляду безпеки водних екосистем. З'явилася самостійна система рибогосподарських ГДК, спрямованих на охорону водних об'єктів, як бази для організації рибальства і рибництва. Додатковими ЛОШ вводяться токсикологічний (чутливість різних видів гідробіонтів до дії токсичних речовин) і рибогосподарський (утрата товарної якості рибної продукції через накопичення в ній неприпустимих кількостей шкідливих речовин).

Розроблені слідом за гігієнічними ГДК рибогосподарські нормативи з'явилися логічним доповненням до водного санітарного законодавства. "Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами" і "Правила санітарної охорони морів" містять ГДК шкідливих речовин для водних об'єктів як для господарсько-питного, так і для рибогосподарського призначення [14].

За гігієнічними нормами якість вод повинна відповідати нормативам у створі, розташованому на водостоках на відстані І км вище кордону найближчого району водокористування, а на непроточних озерах та водоймищах - в одному кілометрі з обох сторін від кордонів району водокористування.

За рибогосподарськими нормами склад і властивості води повинні задовольняти вимогам нормативів або безпосередньо в місці випуску стічних вод, або в створі, визначеному органами рибоохорони не далі, чим у 500 м від місця випуску.

При надходженні у водний об'єкт декількох речовин з однаковим ЛОШ 1 і 2 класів небезпеки і з урахуванням домішок, що скидаються вище, сума відносин концентрацій цих речовин у водному об'єкті (на контрольній відстані) до відповідних ГДК не повинна перевищувати одиниці:

                                                (3.2)

де Сі - концентрація і-тої речовини;

п - кількість речовин з однаковою ЛОШ 1 чи 2 класів небезпеки

Концентрація інших речовин (без ЛОШ або з однаковою ЛОШ 3 чи 4 класів небезпеки) у водному середовищі не повинна перевищувати ГДК:

                                                     (3.3)

При надходженні речовин одного ЛОШ (незалежно від класу небезпеки і з урахуванням скидів вище контрольного створу) сума відносин концентрацій цих речовин у водному об'єкті (на контрольній відстані) до відповідних ГДК не повинна перевищувати одиниці:

де п - кількість всіх речовин з однаковою ЛОШ.

Концентрація інших речовин (нормованих без ЛОШ) у водному середовищі не повинна перевищувати ГДК. Склад і властивості води за гігієнічними та за рибогосподарськими нормами не повинні перевищувати нормативи по жодному з показників [14].

      3.2 Умови скидання стічних вод в водні об'єкти

Скидання стічних вод у водні об'єкти відноситься до одного з видів спеціального водокористування і здійснюється на основі дозволу, що видається місцевими органами екологічної безпеки. Відведення стічних вод у водні об'єкти регламентується нормами гранично допустимих скидань речовин (ГДС). ГДС - це максимально допустима маса речовини, що відводиться із стічними водами в одиницю часу, яка дозволяє забезпечити дотримання норм якості води в контрольному створі водного об'єкту для якнайгірших умов водокористування. ГДС встановлюється для кожного випуску стічних вод у водний об'єкт. ГДС для кожного показника якості води визначається як добуток максимальної годинної витрати стічних вод на його гранично допустиме значення.

                                          (3.4)

де СГДС граничне допустиме значення показника, г/м3;

Qст — максимальна годинна витрата стічних вод, м3/час [2].

Розрахунок СГДС базується на наступних методологічних положеннях:

1) СГДС розраховується для якнайгірших умов водокористування. Вони характеризуються наступними параметрами:

— розрахункова витрата водотоку, відповідає максимальній середньомісячній витраті року 95% водній забезпеченості для незарегульованих водотоків або мінімальної гарантованої витраті через дамбу — для зарегульованих;

— значення показника у фоновому створі (фонова концентрація) визначається розрахунковим шляхом як статистично обгрунтована верхня межа можливих середніх значень;

— норми якості води в контрольному створі повинні дотримуватися в найбільш забрудненій частині потоку;

2) відповідно до «Правил охраны поверхностных вод от загрязнения возвратными водами» ГДС встановлюються для визначення необхідного ступеня очищення стічних вод, що скидаються у водні об'єкти за умови дотримання нормативів екологічної безпеки водокористування;

3) якщо фонова концентрація за якими-небудь показниками не відповідає нормам якості води, то СГДС повинне бути забезпечене безпосередньо в стічній воді;

4) розрахункова величина СГДС не повинна перевищувати фактично досягнуту (проектну) величину концентрації;

5) випуск стічних вод в межах межі населеного пункту допускається у виняткових випадках, в цьому випадку екологічні норми якості води повинні дотримуватися в самих стічних водах;

6) відповідно до Правил (1999) для міських стічних вод, що пройшли повне біологічне очищення, встановлені наступні СГДС: БПК5 — не більше 15 г/м3, ХПК — не більше 80 г/м3, зважених речовин — не більше 15 г/м3; скидання решти забруднюючих речовин нормується виходячи з умов дотримання досягнутої категорії якості води водного об'єкту;

7) якщо скидання стічних вод відбувається в межах межі населеного пункту, але здійснюється через ефективний розсіюючий випуск, то ГДС повинен забезпечити дотримання норм якості води в зоні початкового розбавлення розсіюючого випуску;

8) якщо природна якість водного об'єкту (природний фон) за окремими показниками перевищує ГДК, то величини ГДС повинні забезпечувати збереження фонового стану водного об'єкту.

Початковими даними для розрахунку ГДС є: тип водного об'єкту — приймача стічних вод; розрахункове значення фонової концентрації; кратності розбавлення стічних вод, відповідні якнайгіршим гідрологічним умовам; тип випуску стічних вод; місце розташування випуску; фактичні (проектні) значення концентрації в стічній воді; затверджена максимальна годинна витрата стічних вод [2].

Визначення ГДС - складне завдання, для вирішення якої потрібно провести розрахунок багатьох показників, як:

1. Фонова концентрація забруднюючої речовини;

2. Допустима концентрація забруднюючої речовини;

3. Кратність початкового і основного розбавлення поворотних вод;

4. Коефіцієнт неконсервативності речовин;

5. Час переміщення води від місця випуску до розрахункового створу;

6. Відстань від місця випуску до розрахункового створу за фарватером річки;

7. Середня швидкість перебігу річки і поправка на швидкість течії;

8. Абсолютна швидкість витікання струменя з випуску стічної води;

9. Діаметр забрудненої плями в створі;

10. Глибина річки;

11. Розрахункова витрата водоймища до скидання поворотних вод;

12. Коефіцієнт турбулентності дифузії;

13. Гідравлічний радіус течії;

14. Склад поверхневих, дощових, стічних вод, і ряд інших. Розрахунок здійснюють на підставі «Інструкції про порядок розробки і твердження гранично допустимих скидань речовин у водні об'єкти з поворотними водами» органи Мінприроди, підприємства-водокористувачі, організації. Використання єдиної методики розрахунку ГДС речовин гарантує дотримання норм якості води у водному об'єкті.

3.2.1 Загальні принципи розрахунку ГДС

Величина ГДС визначається як добуток максимальної почасової витрати зворотних вод, q, м3/час, на допустиму концентрацію забруднюючої речовини СГДС г/м3, що забезпечує нормативну якість води в контрольних створах:

                                           (3.5)

Якщо фонова концентрація забруднюючої речовини у водному об'єкті не перевищує ГДК, то СГДС визначається залежно від типу водного об'єкту. Для показників з однаковими лімітуючими ознаками шкідливості речовин у воді СГДС вибирається так, щоб для кожної речовини виконувалася умова:

                                        (3.6)

де СKJ – концентрація забруднюючої речовини j у воді водного об’єкту в контрольному створі;

СГДКJ- ГДК речовини j;

L – кількість речовин з однаковими лімітуючою ознакою шкідливості.

Розрахунок допустимої до скидання концентрації речовини.

Для окремого випуску розрахункова формула для визначення СГДС без урахування консервативності речовин має вигляд:

                                   (3.7)

де Сгдк – ГДК забруднюючої речовини у воді водоймища, г/м3;

Сф - розрахункова фонова концентрація забруднюючої речовини у водоймищі до випуску поворотних вод, г/м3;

n - кратність загального розбавлення поворотних вод в контрольному створі.

                                                 (3.8)

де nH, nO - відповідно кратності початкового і основного розбавлення [15].

Гранично допустимий скид (ГДС) розраховується за найбільшими середньогодинними витратами стічних вод (м3) фактичного періоду їх скидання. Концентрація речовин приймається мг/м3 а величина ГДС розраховується в грамах на годину (г/год).

Згідно вимог природоохоронного законодавства, заборонено скидання у водні об'єкти:

- нафтопродуктів, баластних вод плавучих засобів водного транспорту;

- неочищених і недостатньо очищених стічних вод, які можна усунути шляхом раціональної технології, максимального використання в системах оборотного водопостачання або пристрою безстічних виробництв;

- стічних вод, що містять цінні відходи, які можуть бути утилізовані;

- стічних вод, що містять промислову сировину, реагенти, полу продукти і кінцеві продукти в кількостях, що перевищують нормативи технологічних втрат;

- стічних вод що містять забруднюючі речовини, для яких не встановлені ГДК;

- стічних вод, які з урахуванням їх складу і місцевих умов можуть бути використані для зрошування в сільському господарстві при дотриманні санітарних вимог [14].

3.3 Нормативи якості води водоймищ господарсько-питного і культурно-побутового водокористування

Правила встановлюють нормативи якості води для водоймищ по двох видах водокористування: до першого відносяться ділянки водоймищ, використовувані як джерело для централізованого або нецентралізованого господарський-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості; до другого вигляду – ділянки водоймищ, використовувані для купання, спорту і відпочинку населення, а також ділянки водоймищ, що знаходяться в межі населених пунктів.

Для кожного з двох видів водокористування правилами встановлені приведені в таблиці 3.1 показники складу і властивостей водоймища в пунктах господарсько-питного, комунально-побутового водокористування [16].

Таблиця 3.1 - Загальні вимоги до складу і властивостей води водних об'єктів у пунктів господарсько-питного і культурно-побутового водокористування

Категорія водокористування

Для централізованого або нецентралізованого господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання харчових підприємств

Для купання, спорту і відпочинку населення, а також для водоймищ в межах населених пунктів

Показники складу і властивості води водоймища або водотока

Завислі речовини

Зміст завислих речовин не повинен збільшуватися більше, ніж на:

                   0,25 міліграм/л                                                0,75 міліграм/л

Для водоймищ, що містять в межень більше 30 міліграма/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення змісту завислих речовин у воді в межах 5%  

Суспензії із швидкістю випадання більше 0,4 мм/с для проточних водоймищ і більше 0,2 мм/с для водосховищ до спуску забороняються                                                         

Плаваючі домішки (речовини)

На поверхні водоймища не повинні виявлятися плаваючі плівки, плями мінеральних масел і скупчення інших домішок

Запах, присмаки

Вода не повинна набувати запахів і присмаків інтенсивністю більш 2-х балів, що виявляються:

   Безпосередньо або при                       безпосередньо

   подальшому хлоруванні        

Вода не повинна повідомляти сторонніх запахів і присмаків м'ясу риби

Забарвлення

Не повинна виявлятися в стовпчику:

                      20 см                                                     10 см

Температура

Літня температура води в результаті спуску стічних вод не повинна підвищуватися більш, ніж на 3 °С в порівнянні з середньомісячною температурою води найжаркішого місяця року за останні 10 років

Реакція

Не повинна виходити за межі  6,5 – 8,5 рН

Мінеральний склад

Не повинен перевищувати по сухому залишку 1000 міліграм/л, зокрема хлоридів 350 міліграм/л і сульфатів 500 міліграм/л

Нормується по приведеному вище показнику «Присмаки»

Розчинений кисень

Не повинен бути менш 4мг/л в будь-який період року в пробі, відібраній до 12 годин дня

Біохімічна потреба в кисні

Повна потреба води в кисні при 20 °С не повинна перевищувати:

                     3,0 міліграм/л                                               6,0 міліграм/л

Збудники захворювань

Вода не повинна містити збудників захворювань

Стічні води, що містять збудників захворювань повинні піддаватися знезараженню після відповідного очищення

Відсутність у воді збудників захворювань досягається шляхом знезараження біологічно очищених побутових стічних вод до коли індексу не більше 1000 в одному літрі при залишковому хлорі не меншого 1,5 міліграма/л

Отруйні речовини

Не повинні міститися в концентраціях, що можуть надати прямо або побічно шкідлива дія на організм і здоров'я населення

         3.4 Нормативи якості води водоймищ, використовуваних в  рибогосподарських цілях

Нормативи якості води водоймищ, використовуваних в рибогосподарських цілях, встановлені стосовно двох видів водокористування: до першого виду відносяться водоймища, використовувані для відтворення і збереження цінних сортів риб; до другого – водоймища, використовувані для всіх інших рибогосподарських цілей.

Нормативи складу і властивостей води водоймищ, використовуваних для рибогосподарських цілей залежно від місцевих умов можуть відноситися або до району випуску стічних вод при швидкому змішенні їх з водою водоймища, або до району нижче за випуск стічних вод з урахуванням можливого ступеня їх змішення і розбавлення на ділянці від місця випуску стічних вод до найближчої межі рибогосподарської ділянки водоймища. На ділянках масового нересту і нагулу риб випуск стічних вод не вирішується. При випуску стічних вод в рибогосподарські водоймища пред'являються вищі вимоги, ніж при випуску стічних вод у водоймища, використовувані для питних і культурно-побутових потреб населення [16].

Таблиця 3.2 - Загальні вимоги до складу і властивостей води водних об'єктів, використовуваних для рибогосподарських цілей

Категорія водокористування

Водні об'єкти, використовувані для збереження і відтворення цінних видів риб, що володіють високою чутливістю до кисню

Водні об'єкти, використовувані для всіх інших рибогосподарських цілей

Показники складу і властивості води водоймища або водотока

Зважені речовини

Зміст зважених речовин, в порівнянні з природними, не повинен збільшуватися більше, ніж на:

                   0,25 мг/л                                                0,75 мг/л

Для водоймищ, що містять в межень більше 30 мг/л природних мінеральних речовин, допускається збільшення змісту зважених речовин у воді в межах 5%  

Суспензії із швидкістю випадання більше 0,4 мм/с для проточних водоймищ і більше 0,2 мм/с для водосховищ до спуску забороняються                                                         

Плаваючі домішки (речовини)

На поверхні водоймища не повинні виявлятися плаваючі плівки нафтопродуктів, плями мінеральних масел і скупчення інших домішок

Забарвлення, запах, присмаки

Вода не повинна набувати сторонніх запахів і присмаків і забарвлення і надавати їх м'ясу риби

Температура

Температура води не повинна підвищуватися в порівнянні з природною температурою водоймища більш ніж на 5 °С із загальним підвищенням температури не більше ніж до 20 °С влітку і 5 °С взимку для водоймищ, в яких мешкають холодноводні риби, (лососеві і сигові) і більш, ніж до 28 °С влітку і 3 °С взимку для решти водоймищ. На місцях нерестовищ миня забороняється підвищувати температуру води взимку більш ніж до 2 °С

Реакція

Не повинна виходити за межі 6,5 – 8,5 рН

Розчинений кисень

У зимовий (підлідний період не повинен бути нижче:

                    6,0 мг/л                                                          4,0 мг/л

У літній (відкритий) період у всіх водоймищах повинен бути не нижче 6 мг/л в пробі, відібраній до 12 ч дня

Біохімічна потреба в кисні

Повна потреба води в кисні при 20 °С не повинна перевищувати:

                     3,0 мг/л                                                      3,0 мг/л

Якщо в зимовий період вміст розчиненого кисню у воді першого виду водокористування знижується до 6,0 мг/л, а водоймищах другого вигляду до 4,0 мг/л, то можна допустити скидання в них тільки тих стічних вод, які не змінюють БПК води

Отруйні речовини

Не повинні міститися в концентраціях, що можуть надати прямо або побічно шкідлива дія на риб і водні організми, що служать кормовою базою для риб

3.5 Вимоги до оборотної води

Найчастіше вода па підприємствах витрачається для охолоджування всякого роду устаткування, де процеси протікають при високих температурах. Кількість охолоджуючої води не нормується, але зрозуміло, що охолоджуюча вода не повинна давати відкладення в трубах і апаратах, в які вона подається, тому що вони ускладнюють теплопередачу й звужують переріз, знижуючи інтенсивність циркуляції та ефект охолодження [18]. Основні вимоги, до якості охолоджуючої води, полягають у тому, що вода повинна мати невелику карбонатну жорсткість (до 5 мг-екв/л), містити якомога менше зважених речовин і не давати біообростань. Вміст зважених речовин в охолоджуючій воді, що поступає в коробчаті холодильники, де в окремих місцях можливий рух води з дуже малими швидкостями або навіть її застій, допускається в середньому до 30—50 мг/л; у воді, що подається в трубчасті холодильники, де вода рухається з постійною швидкістю більше 0,5 м/с — до 75—100 міліграма/л, а іноді і більш. Щоб уникнути випадання солей карбонатної жорсткості в охолоджуючих установках зазвичай нагрівання води до температури вище 50—60°С не допускається.

Додаткова (свіжа) вода, що подається в оборотні системи водопостачання, на поповнення втрат, також повинна мати можливо меншу карбонатну жорсткість. Заліза в додатковій воді має міститися не більше 0,5 мг/л, оскільки унаслідок аерації в охолоджуючих пристроях відбувається його окислення і утворення гідроокису заліза, що відкладається на стінках труб і устаткування. Крім того, залізистий осад в трубах утворює гальванічні мікроелементи з металом труб і апаратів, що може викликати корозію. Дуже строгі вимоги висуваються до вмісту у воді сульфатів, хлоридів, кремнієвої кислоти, вуглекислоти, розчиненого кисню, окислюваності [19].

Таблиця 3.3 - Приблизні вимоги до якості оборотної води систем охолодження.

Показники якості води

Оборотна вода

Температура,оС

25-30

Запах, бали

До 3

Цвітність, град

Не нормується

Жорсткість загальна, мг-екв/л

До 7

Жорсткість карбонатна, мг-екв/л

До 3

Лужність, мг-екв/л

2-4

Загальний вміст солей, мг/л

800-1200

Окислюваність перманганатна, мгО/л

До 10

БПК, мгО2

5-10

ХПК, мгО/л

До 70

Зважені речовини

10-20

Масел та смолоутворюючих речовин

Відсутність

Хлоридів

150-300

Сульфатів

350-500

Фосфор( в перерахунку на P2O5)

До 5

Азот заг

До 150

ПАВ

Відсутність

Розчинений кисень

6-8

Залишковий активний хлор

1

pH

6,5-8,5

Таблиця 3.4 - Технічні умови на оборотну воду

Поканик

Концентрація, мг/л

1

2

pH

6,5-8,5

Розчинений кисень, мг/л

7,6-8,3

Солевміст, г/л

0,5-1,0

Лужністьсть, мг-екв/л

до 3,0

Температура

25-30

Алюмиіній

3,0-5,0

Бор

1,0-2,0

Залізо

0,5-1

Мідь

1,0-2,0

Нікель

1,0-2,0

Сурьма

0,2-0,5

Свинець

1,0-2,0

Хром

2,0-3,0

Цинк

2,0-3,0

Молібден

1,0-2,0

Вольфрам

1,0-2,0

Кобальт

1,0-2,0

Барій

1,0-2,0

Цианіды

30-50

Роданіды

2,0-5,0

Сульфіды разом з H2S

10,0-20,0

Сульфаты

300-400

Хлориды

200-300

Нафтопродукти

не более 10-15

БПКполн, мг О2

10,0-15,0

Завислі речовини

15

Таблиця 3.5 - Вимоги до якості води в охолоджуючій систем оборотного водопостачання

Показники якості

азотна промисловість

хлорна промисловість

1

2

3

Температура, оС

28-30

25-30

Жорсткість загальна, г-екв/м3

1,5-2,5

5,5

Жорсткість карбонатна, г-екв/м3

1,5-2,5

не більше 3

Лужність, г-екв/м3

3-4

2-4

Загальний солевміст, г/м3

1200

800-1200

Окислюваність перманг., г О23

не більше 15

8-10

ХСК, г О23

-

70

Зважені речовини, г/м3

20-30

10-20

Продовження таблиці 3.5

1

2

3

Масла і смолоутворюючі речовини, г/м3

0,3

0

ПАВ

0

0

Хлориди, г/м3

до 350

150-300

Сульфати, г/м3

не менше 500

350-500

Фосфатів (в перерахунку на PO43-)

не менше 6

1,5-9

З'єднань азоту (у перерахунку на аміак)

не менше 2,4

0,12-2,4

Іони важких металів

-

0

Розчинений кисень, г О23

-

6-8

Залишковий активний хлор, г/м3

-

До 1,0

рН

6,5-8,5

6,5-8,5

Таблиця 3.6 – Гігієнічні вимоги для закритих систем технічного водопостачання

Показник

Одиниця вимірення

Допустимий рівень

Зважені речовини

мг/л

3

БСК5

мг/л

5

ХСК

мг/л

50

Колі-індекс

екз/л

1000

Таблиця 3.7 – Гігієнічні вимоги для відкритих систем технічного водопостачання

Показник

Одиниця вимірення

Допустимий рівень

Запах

бали

2

Забарвлення, відсутність в стовпчику води не менше

см

10

Зважені речовини

мг/л

3

БСК5

мг/л

3

ХСК

мг/л

30

Колі-індекс

екз/л

100

Специфічні інгридієнти

мг/л

ГДК

Таблиця 3.8 - Вимоги до якості води для підживлення теплообмінних систем оборотного водопостачання в хімічній промисловості

Показник якості

Оборотна вода

Жорсткість карбонатна, мг-екв/л

2,5

Жорсткість постійна, мг-екв/л

5

Загальний вміст солей, мг/л

1200

Хлориди, г/м3

300

Сульфати, г/м3

350 - 500

Сума фосфора і азота, г/м3

3

Завислі речовини, г/м3

30

Окислюваність перм, г О23

0-15

ХСК, г О23

70

Масла і смолоутворюючі речовини, г/м3

        4. Аналітичний  огляд

4.1. Класифікація стічних вод

Стічні води — будь-які води та атмосферні опади, що відводяться у водні об'єкти з територій промислових підприємств та населених місць, через систему каналізації або самопливом, властивості яких виявилися погіршеними в результаті діяльності людини.

За походженням виділяють наступні види стічних вод:

а) поверхневі стічні води — формуються за рахунок дощових, талих (сніг, град) і поливальних вод. Відводяться як правило через систему зливової каналізації. Діляться на дощові і талі. Забруднені зазвичай зваженими речовинами органічного та мінерального походження, нафтопродуктами, біогенними речовинами та важкими металами.

б) господарсько-побутові стічні води — утворюються в житлових приміщеннях, а також в побутових приміщеннях на виробництві (наприклад, душові кабіни, туалети), відводяться через систему господарсько-побутової каналізації або по загальносплавній. Забруднені головним чином мийними засобами та екскрементами. Велика частина завислих твердих речовин має целюлозну природу, а інші забруднюючі органічні речовини включають жирні кислоти, вуглеводи і білки. Неприємний запах побутових стічних вод обумовлений розкладанням білків в анаеробних умовах. 

Склад господарсько-побутових стічних вод відносно постійний і характеризується в основному органічними забруднюючими речовинами (близько 60%) в нерозчиненому, колоїдному та розчиненому стані, а також різними бактеріями і мікроорганізмами, у тому числі й патогенними. 

в) сільськогосподарські стічні води — поділяються на стічні води від тваринницьких комплексів і поверхневі стічні води з полів. Перший тип стічних вод містить велику кількість органічних забруднюючих речовин, другий містить агрохімічні речовини, що використовуються в якості добрив і засобів захисту рослин від шкідників.

г) шахтні і рудничні стічні води — утворюються в процесі видобутку та переробки корисних копалин, тому часто мають високу мінералізацію, кислу реакцію середовища, велику кількість рудничних елементів, що знаходяться в розчиненій і завислій формах.

д) промислові (виробничі) стічні води — утворюються в результаті використання води в технологічних процесах на промислових підприємствах або видобутку корисних копалин, відводяться через систему промислової або загальносплавной каналізації. Найбільш характерними і небезпечними забруднюючими речовинами промислових стічних вод є екстрагуючі речовини (переважно нафтопродукти), феноли, синтетичні поверхнево-активні речовини, важкі метали, органічні речовини з тривалим терміном розкладання, в тому числі різні пестициди. Виділяють забруднені та умовно чисті промислові стічні води. Прикладом умовно чистих стічних вод може бути вода, що використовувалась для охолодження в теплообмінних апаратах.

4.2. Загальна характеристика методів очищення стічних вод

       Методи очищення стічних вод можна розподілити на такі групи: механічні, фізико-хімічні, хімічні,біохімічні.

Механічне очищення здійснюють методами, що ґрунтуються на використані гравітаційних і відцентрових сил, а також проціджуванням і фільтруванням. Для очищення виробничих стічних вод від таких неорганічних забруднень, як йони важких металів, отрути та інші токсичні речовини, застосовують хімічне або фізико-хімічне очищення. Хімічне очищення застосовують у випадках, коли забруднення із стічних вод можливе тільки внаслідок хімічних реакцій між забруднювальними речовинами і реагентами, які вносять у стічні води. Очищення ґрунтується, як правило, на використанні хімічних (іноді електрохімічних) окисно-відновних процесів, у результаті яких забруднення перетворюються на нові нешкідливі сполуки, що частково чи повністю випадають в облог або виділяються у вигляді газів. У разі хімічного очищення часто застосовують і просту нейтралізацію, яка супроводжується коагуляцією з властивими її фізичними процесами. Основними методами фізико-хімічного очищення стічних вод є сорбція, екстракція, евапорація, коагуляція, електрокоагуляція, флотація, іонний обмін, кристалізація, випарювання, ректифікація, мембранна технологія, спалювання тощо. Методи фізико-хімічного очищення виробничих стічних вод у багатьох випадках передбачають вилучення з них цінних речовин . Ці методи застосовують, як правило, для очищення окремих найбільш забруднених стічних вод, оскільки доцільніше мати справу з невеликими за кількістю, а ніж концентрованими за забрудненням стоками, ніж з об’ємними загальними стоками, де концентрація шкідливих домішок значно менша. Інші методи очищення стічних вод є деструктивними, через то що забрудники зазнають руйнування (здебільшого шляхом окислення). До таких методів належать біохімічне очищення, яке застосовують для очищення слабоконцентрованих стічних вод, що містять переважно органічні забруднювальні речовини. Очищення стічних вод здійснюють на очисних установках, спорудах і станціях. За місцем розташування розрізняють локальні очисні споруди (установки); заводською (або загальнозаводські) очисні споруди . Локальні, або цехові, очисні споруди розміщують безпосередньо в цеху або поблизу нього. Призначення таких споруд — вилучити із стічних вод, як правило, рекуперативними методами цінні інгредієнти, зменшити в стоках концентрацію забрудників до рівня, що відповідає вимогам скидання стічних вод у загальний каналізаційний колектор, або до рівня, що дає змогу повернути очищений сток у виробничий цикл. На заводських очисних спорудах (станціях) здійснюють очищення всіх стічних вод промислового підприємства, які цього потребують, перед передаванням їх до районних чи міських станцій біохімічного очищення або перед скиданням у водойми, або перед поверненням у систему оборотного водопостачання підприємства. На заводських очисних спорудах для реалізації механічних методів очищення стічних вод застосовують таке обладнання: горизонтальні і вертикальні пісковловлювачі, гідроциклони, центрифуги, ґратки (монтуються також на локальних очисних установках, якщо в стоках є грубодисперсні або волокнисті забрудники), барабанні сітки, мікрофільтри (мікропроціджувачі), вертикальні, горизонтальні, радіальні, тонкошарові відстійники, прояснювачі, нафтопастки і флотатори (для відділення емульгованих нафтопродуктів і мінеральних олій), жиро-, олія- і смоловловлювачі, фільтри різних типів (безнапірні, напірні, каркасно-засипні, з плаваючим завантаженням тощо). Очищення стічних вод від колоїдних і високомолекулярних забрудників методом коагуляції здійснюють на очисних спорудах із застосуванням як спеціального обладнання (наприклад, проміжних реакторів для попереднього змішування частини стоків з коагулянтами і флокулянтами), так і типового обладнання для механічного очищення стоків (відстійників, прояснювачів, фільтрів із зернистим завантаженням тощо). Віддувку пари летких сполук (сірковуглецю, сірководню, мітил- і етил-меркаптанів та ін.) із стічних вод повітрям чи інертними газами здійснюють на очисних спорудах у барботажних дегазаторних колонах або у вакуумних. барботажних дегазаторах. Для азеотропної або пароциркулярної відгонки органічних сполук (фенолів, хлорбензолу, низькомолекулярних карбонових кислот тощо) з виробничих стічних вод очисні споруди (як правило, локальні) обладнують спеціальним устаткуванням, головними апаратами яких є відгоні колони і насадкові скрубери. Екстракційні методи очищення стічних вод, що ґрунтуються на розподілі розчиненої у воді речовини між двома взаємно нерозчинними (або обмежено розчинними) рідинами відповідно до її розчинності в кожній з рідин, здійснюються, як правило, в екстракційних колонах (проточних екстракторах) різного типу — розпилювальних, насадкових, з перфорованими або рухомими сітчастими тарілками. Як екстрагенти використовують зазвичай органічні речовини. Наприклад, для екстракційного знефенолювання стічних вод коксохімічних виробництв застосовують фенсольванбутилацетат з домішками ацетатних естерів інших вищих спиртів. Три останні з перелічених методів очищення стічних води реалізуються, як правило, на локальних (цехових) і значно рідше — на загальнозаводських очисних спорудах (у випадках, коли склад органічних домішок стічних вод різних цехів більш-менш однорідний). Адсорбційні методи застосовують на очисних спорудах для глибокого очищення стічних вод від органічних речовин з невисокою концентрацією (до 3000 мг/л). Адсорбцію використовують для вилучення із стічних вод цінних продуктів (і зменшення витрат виробництва) на локальних регенеративних адсорбційних установках; для видалення із стічних вод токсичних речовин, що перешкоджають біологічному очищенню загальнозаводських промислових стоків — це здійснюється на локальних (або групових чи загальнозаводських) деструктивних передочисних адсорбційних установках, після яких промислові стоки в суміші з побутовими надходять до споруд біологічного очищення. Безпосередньо процес адсорбції здійснюється в адсорбційних колонах з нерухомим і рухомим кулею сорбенту (активованого вугілля, золі ТЕЦ, топкового шлаку тощо), з киплячим кулею і з примусовим перемішуванням адсорбенту[1]. Іонний обмін застосовують для глибокого очищення стічних вод від іонів важких і кольорових металів, для коригування мінерального складу (зм'якшення, пониження загального вмісту солей, видалення фосфатів тощо) очищених стічних вод, що повторно використовуються в замкнених та інших системах теплообмінного оборотного водопостачання. Іонообмінні методи можуть застосовуватися й у локальних системах очищення стічних вод від деяких органічних речовин — ароматичних та аліфатичних амінів, фенолів, органічних кислот тощо. Реалізація іонного обміну здійснюється в спеціальних апаратах — йонообмінниках періодичної (з щільним нерухомим кулею іонообмінної смоли) чи безперервної (з киплячим або рухомим кулею смоли) дії. На деяких підприємствах хімічної, целюлозно-паперової, анілінофарбової, нафтопереробної та інших галузей утворюються концентровані стічні води та осади (після попереднього очищення стічних вод) з великим вмістом органічних і іноді неорганічних домішок, які важко утилізувати чи рентабельне вилучити з цих відходів певні інгредієнти. У таких випадках застосовують термічні методи їх знешкодження, тобто спалювання. Такими методами знешкоджують, наприклад, концентровані фенолоформальдегідні стічні води (40—50 г/л фенолів, 30—40 г/л формальдегіду, 70—90 г/л метанолу), сульфітні луги целюлозно-паперових виробництв та ін. Перед спалюванням стоки іноді концентрують. Концентратори з безпосереднім або непрямим нагріванням стоків входять до складу заводських споруд для вогневого знешкодження стоків. Спалювання стоків здійснюють у печах різного типу: горизонтальних і вертикальних циклонних, розпилювальних, з киплячим кулею, камерних, вертикальних шахтних, каталітичного спалювання, з системами до спалювання і доочищення та без останнього, заглибних (для спалювання рідких відходів, що містять вибухонебезпечні речовини) тощо. При вогневому знешкодженні високозольних, із значним вмістом неорганічних речовин стічних вод топки печей обладнують льотками для відбирання розплаву солей. Біологічні методи очищення промислових і побутових стічних вод (та їх сумішей) від органічних речовин ґрунтуються на застосуванні мікроорганізмів, що використовують ці сполуки як поживні речовини і джерело енергії. При цьому органічні сполуки зазнають деструктивного розкладання внаслідок окислення при аеробному і відновних процесів з утворенням метану при анаеробному очищенні. Для очищення стічних вод методами електродіалізу, виморожування, кристалізації, окислення домішок, мембранними методами тощо на очисних спорудах застосовують специфічне обладнання, конструкції якого розглядаються в наступних розділах. Міські очисні станції або об'єднані очисні споруди кількох підприємств розміщують, по-перше, якомога ближче до об'єктів каналізування (щоб зменшити довжину відвідного колектора та його вартість) і, по-друге, з підвітряного боку домінуючих вітрів відносно житлової забудови і нижче від неї за течією річки. Бажано, щоб майданчик мав нахил і в такий спосіб забезпечував самопливний рух стічної води по очисних спорудах. Нормативна ширина санітарно-захисних зон між очисними спорудами і межею житлових забудов залежить від методу очищення стічних вод і потужності очисної станції. Наприклад, для споруд механічного і біологічного очищення потужністю до 50 тис.м3/добу, ширина захисної зони становить 300—500 м.

Узагальнення:  Вода є важливим ресурсом для промислових підприємств. Вона є сировиною і середовищем для проведення багатьох промислових процесів. Але в ракурсі промислової екології її можна розглядати і як відхід – стічну воду. В залежності від того, в яких процесах та на яких етапах промислового виробництва утворюються стічні води, їх поділяють на групи. Крім того на класифікацію впливає склад домішок. Для очищення стічних вод використовують методи, що базуються на різних хімічних, фізичних, біологічних процесах чи їх комбінації. Вибір методу диктується екологічною, технологічною доцільністю та  економічними показниками методу.

        4.3 Глибока доочистка стічних вод

        4.3.1 Значення та сутність глибокої доочистки

        Вимоги до якості очищених стічних вод, що скидаються у водоймища суспільного користування, постійно підвищуються, що природно викликає необхідність розробки ефективних методів очищення і доочистки, очищення стічних вод.
Ці вимоги стосуються, в першу чергу, зважених і органічних речовин, біогенних елементів, ряду специфічних забруднень: СПАВ, нафтопродуктів, солей важких металів і т.д. що містяться в стічних водах.

Для забезпечення необхідної якості очищених стічних вод по БПК5, ХПК, амонійному азоту, солевмісту були проведені відповідні дослідження, які переконливо показали, що вказаний ступінь очищення стічних вод найреальніше досягається з використанням поєднання біологічних, фізико - хімічних і сорбційних методів з використанням активного вугілля і озону, у ряді випадків схема доповнюється мембранними фільтрами.

           

           

           4.3.2 Методи фільтрації

           4.3.2.1 Доочищення стічних вод фільтруванням

           Доочищення стічних вод фільтруванням. Для цього найбільш широко застосовують фільтрування на барабанних сітках з вічками 0,5-1 мм зі швидкістю 40-50 м/год з подальшим фільтруванням на фільтрах із зернистим завантаженням. Для доочищення біологічно очищених стічних вод використовують прямоточні (двошарові) та протиточні швидкі фільтри. Перевагу необхідно віддавати швидким фільтрам із напрямком потоку знизу уверх, а також  багатошаровим каркасно засипним (рис. 13.1) та крупнозернистим фільтрам. Швидкість фільтрування приймають 5-15 м/год. При фільтруванні скрізь зернисте завантаження біологічно очищених стічних вод досягається зниження БСКповн. на 70-80%, ХСК (хімічна потреба у кисні) – на 30-40%, завислих речовин – на 80-90%.




        Рисунок  - Схема каркасно-засипного фільтру:

1 - бокова двоповерхова кишеня; 2 і 5 - відповідно подача вихідної води і відведення фільтрату; 3 і 4 - відповідно відведення і подача промивної води;  6 і 7 - відповідно повітряно- і водорозподільні системи; 8 - підтримуючі гравійні шари; 9 - гравійний каркас; 10 - піщана засипка; 11 - подача повітря,   12 - трубчаста система для подачі вихідної  і відведення  промивної води.

        Промивку фільтрів виконують водою із вмістом завислих речовин до 20 мг/л або застосовують водоповітряне промивання. На швидких фільтрах з рухом води зверху вниз необхідно передбачувати пристрої для гідравлічного або механічного розпушування верхнього шару завантаження. Інтенсивність промивання швидких піщаних фільтрів з нижнім та верхнім промиванням 16-18 л/(с·м2) протягом 6-8 хвилин, а для двошарових фільтрів - 14-16 л/(с·м2) протягом 8-10 хвилин. Для протиточних швидких фільтрів застосовують водоповітряне промивання з таким режимом: продування повітрям з інтенсивністю 18-20 л/(с·м2) протягом 1-2 хв; водоповітряне промивання з інтенсивністю 6-7 л/(с·м2) протягом 4-5 хв.

Тривалість фільтроциклу приймають: для кварцових прямоточних фільтрів 12 годин при початковому вмісті завислих речовин 15-20 мг/л та 8 годин при 20-40 мг/л; для протиточних та двошарових фільтрів 24 години при початковому вмісті завислих речовин 15-20 мг/л та 16 годин при 20-30 мг/л. Вода після промивання фільтрів підлягає відстоюванню протягом 2 годин, а потім подається у аеротенки, а осад поступає на споруди з обробки осадів. Періодично, 1 раз у 3 місяці, завантаження фільтрів хлорується, для чого фільтр заповнюється на добу хлорною водою з концентрацією хлору 0,2-0,3 г/л.

Останнім часом для доочищення біологічно очищених стічних вод ширше застосовують каркаснозасипні фільтри (КЗФ). Особливістю кінетики витягування ними завислих речовин є те, що гравійний каркас затримує крупні частки завислих речовин у кількості до 40%, вирівнює навантаження по суспензії і тим самим забезпечує більш однорідний дисперсний склад завислих речовин, що проникають у другий фільтруючий шар. При цьому активний мул, який накопичується у завантаженні фільтру, не втрачує своєї біохімічної активності. Ефективність доочищення стічних вод на КЗФ складає: за завислими речовинами 80-95%; за зниженням величини БСКповн. – 66-89%; за зниженням величини ХСК – 24-40%.

Оптимальні технологічні та конструктивні параметри КЗФ: швидкість фільтрування – 10 м/год; розмір фракцій гравійного каркасу – 40-60 мм; розмір фракцій піщаної засипки – 1-1,25 мм; висота піщаної засипки 0,9 м, а загальна висота гравійного каркасу – 1,8 м. Оптимальні параметри водної та водоповітряної промивки КЗФ: при водній промивці – інтенсивність подачі промивної води 20-22 л/(с·м2), тривалість промивки 8 хв.; при водоповітряній промивці - інтенсивність подачі промивної води 12-14 л/(с·м2), інтенсивність подачі повітря 20-22 л/(с·м2), тривалість промивки 10 хв.


         4.3.2.2  Поля фільтрації

Поля фільтрації (поля аерації) - ділянка землі, на поверхні якої розподіляють каналізаційні та інші стічні води з метою їх очищення; різновид водоочисної споруди.

На полях фільтрації використовується метод природного біологічного очищення. Міжполівний період використовують для того, щоб пори ґрунту встигали звільнятися від вод і заповнювалися атмосферним повітрям (для створення аеробних умов у ґрунті). Зважені і колоїдні речовини, що містяться в стічній воді, затримуються в ґрунті і за допомогою кисню і мікроорганізмів ґрунту перетворюються в мінеральні з'єднання.

На відміну від  полів зрошення виключається можливість вирощування на полях фільтрації сільськогосподарських культур через великі обсяги стічних вод, що проходять через них . Влаштовують на піщаних, супіщаних і суглинних ґрунтах з хорошими фільтраційними властивостями. Складаються з ділянок (карт) з майже горизонтальною поверхнею площею 0,5-2 га, огороджених валами висотою 0,8-1 м. Стічні води, очищені від механічних домішок, жиру, яєць гельмінтів тощо, подаються до карти шаром 20-30 см (взимку наморожують до 75 см) по відкритих каналах через водовипуски і просочуються через ґрунт.

        4.3.3 Методи доочистки в біологічних водоймах

Біологі́чна водо́йма   - (біологічний ставок,водоймище, водозбір) — природний або штучно створений водний об'єкт, призначений для біологічної очистки (доочистки) стічних вод, заснованої на процесах самоочищення водойм Від природних водойм, де всі біологічні процеси протікають стихійно, біологічні водойми відрізняються тим, що всі процеси в них регулюються і направляються людиною в потрібну її сторону.Біологічні водойми мають невелику глибину - 0,5 ... 3 м; площа окремо взятого ставка - 0,01 ... 50 га. Наявність значної поверхні зіткнення води з повітрям забезпечує прогрів всій товщі води і її перемішування. Цим формуються сприятливі умови для розвитку водних організмів, що асимілюють біогенні елементи і збагачують воду киснем, необхідним при окисленні органічних речовин.

Найбільш ефективно окислювальні процеси в біоставках йдуть в теплу пору. При температурі води нижче 6°С інтенсивність очищення різко сповільнюються, а при подальшому зниженні температури майже повністю припиняється. Тому, в зимовий період, після утворення крижаного покриву, коли у воду не проникає кисень, відбувається лише виморожування стічної води у водоймі . У той же час в проточних неаерованих біоставках з вищою водною рослинністю можлива цілорічна очищення стічних вод від цілого ряду забруднень, зокрема від СПАР і нафтопродуктів.

Будучи кінцевою ланкою в процесах очищення стоків, біологічні водойми остаточно формують якість води, що скидається у водні об'єкти - річки, озера, водосховища. Найчастіше біоставки використовуються як самостійне спорудження для очищення стічних вод . На відміну від споруд штучної біологічної очистки, біологічні ставки, крім очищення від мінеральних речовин і зважених часток, забезпечують високий рівень бактеріального самоочищення. Зокрема, число кишкових паличок в біоставках знижується на 95,9 - 99,9% від початкового змісту, а яйця гельмінтів у воді, що пройшла через біологічні ставки, практично відсутні. Біоставки часто включають в системи водоочистки автономних споживачів з невеликою витратою води. Це дозволяє поєднувати власне водоочистку та вирощування аквакультури, а також частково окупити витрати на спорудження й експлуатацію біопрудах, здешевлюючи водоочистку в цілому. 

Біологічні ставки не позбавлені недоліків, найважливішими серед них є сезонність роботи та низька окислювальна здатність, а також потреба у значних територіях . У той же час, окрім своїх прямих функцій - очищення стоків, біологічні ставки можуть бути джерелом води для зрошення, служити розведення водоплавної птиці і риби

4.3.3.1 Класифікація водойм біологічного очищення

Біологічні ставки можуть бути природнього і штучного походження. До перших належать природні водойми та ветланди (болотисті ділянки з уповільненим струмом води на шляху до більш великих водойм), до других — водойми, спеціально створені людиною.

За характером розміщення біологічні ставки належать до трьох типів:

- копані ставки - розташування довільне; конфігурація і розміри залежить від форми і параметрів викопаного котловану.

Виходячи з концентрації стоків, що скидаються до водойми виділяють :

- біологічні ставки з розведенням (рибовивідні) - стоки, після попереднього освітлення у відстійниках, змішують з чистою річковою водою, і направляють в одноступеневі проточні ставки розміром 0,5-7 га. Тривалість перебування води в них 8-12 днів;

- біологічні ставки без розведення (багатоступеневі або серійні) - стоки, після попереднього відстоювання, направляють у ставок без розведення чистою водою. Ставки без розведення влаштовують в 4-5 ступенів (площа окремих ставків кожного ступеня 2-2,5 га), які вода проходить послідовно. Ступінь чистоти води з кожною наступною ступеню поступово підвищується. Тривалість перебування води - до 30 днів.;

- біологічні ставки для доочищення стічних вод - мають 2-3 (надходження до них очищених стічних вод) або 4-5 ступенів (надходження до них відстояних стічних вод). Застосовують при необхідності підвищеної якості очищення стічних вод та їх доочищення після штучних очисних споруд.

Розрізняють ставки з природною і штучною аерацією, яка прискорює процеси очищення води. Глибина ставків з природною поверхневою аерацією, як правило, не перевищує 1,5 м. Штучна аерація за допомогою механічних аераторів або шляхом продувки повітря через товщу води, дозволяє збільшити глибину ставка до 3 м .За наявністю відводу очищених вод на рельєф або у водні об'єкти розрізняють безстічні та стічні біологічні водойми. За способом експлуатації біоставках поділяються на водойми-накопичувачі, контактні, проточні та фільтраційно-випарні .За навантаженням стоків на площу поверхні біологічні ставки підрозділяють на низькозавантажуванні (БПК5 до 50 кг/га на добу.), з нормальним завантаженням (БПК5 від 50 до 150 кг/га на добу.) та високозавантажуванні (БПК5 більше 180 кг/га на добу.).

       4.3.4 Знезаражування стічних вод

При виборі методу знезараження треба враховувати небезпеку загрози здоров'ю залишкових кількостей біологічно активних речовин, що застосовуються знезараження чи які виникають у процесі знезараження, можливість зміни фізико-хімічних властивостей води (наприклад, освіту вільних радикалів). Важливими характеристиками методу знезараження є також наявність його ефективність у відношенні різних видівмикронаселения води, залежність ефекту та умовами середовища. При хімічних засобах знезараження питної води за для досягнення стійкого знезаражуючого ефекту необхідно вірно знайти дозу  реагенту й забезпечити достатню тривалість його контакту із жовтою водою. Доза реагенту визначається пробним знезараженням чи розрахунковими методами. Задля підтримки необхідного ефекту при хімічних засобах знезараження питної води доза реагенту розраховується з головою (залишковий хлор, залишковий озон), гарантує знищення мікроорганізмів, які у воду кілька днів після знезараження.

Найпоширеніший і перевірений спосіб дезінфекції води – первинне хлорування. Нині цим методом знезаражується 98,6 % води. Причина цього в підвищеної ефективності знезараження води та економічності технологічного процесу, порівняно коїться з іншими існуючими способами.Хлорирование дозволяє як очистити воду небажаних органічних і біологічних домішок, а й цілком видалити розчинені солі заліза і марганцю. Інше найважливіша перевага цього способу – його спроможність забезпечити мікробіологічну безпеку води у її транспортуванні користувачеві завдяки ефекту післядії.

4.4 Огляд патентної літератури

      Винахід відноситься до гідромеханізації, а саме до технології очищення та відновлення біологічних ставків очисних споруд. Спосіб очищення та відновлення біологічних ставків очисних споруд включає паркан мулових відкладень земснарядом з дна багатосекційного ставка і їх транспортування у відстійники. Ставок поділяють на дві робочі зони обробки, другу з яких, по ходу потоку стічних вод, з'єднують додатковим впускним колектором з підвідним стічні води каналом, а першу заглушають і здійснюють загороджувальні роботи шляхом зведення грунтової греблі в очищується секції. Після чого проводять поетапно очистку секції, для цього земснарядом вибирають в товщі мулових відкладень траншею, потім відкачують осветленную воду і скидають її у відвідний канал. Мулові відкладення забирають в текучому стані і транспортують їх або на мулові майданчики, або у відстійники. Потім активним вентилюванням просушують злежалі мулові відкладення і пошарово їх видаляють у міру підсихання верхнього шару. Після повного видалення мулових відкладень відновлюють підстава - ложе очищеної секції ставка, і згадані операції поетапно повторюють при послідовній очищенню всіх секцій першої зони. Перед очищенням другої робочої зони обробки повторно зводять грунтову греблю в останній секції першої робочої зони обробки, відокремлюючи її від другої робочої зони, яку заглушають. Першу робочу зону з'єднують додатковим випускним колектором з відвідним каналом і відкривають, після чого проводять поетапно очищення і відновлення секцій другої робочої зони. По закінченні очисних робіт видаляють грунтову греблю, повторно зведену між робочими зонами, додаткові впускний і випускний колектори і відкривають другу робочу зону ставка для функціонування. Технічним результатом є забезпечення можливості функціонування біологічних ставків очисних споруд без зупинки на очищення.Детальніше,проект буду розглянуто у слідуючому розділі і запропоновано у якості нового рішення.

       6. Глибока доочистка стічних вод у біологічних ставках цеху НОПС ПрАТ Сєверодонецьке об'єднання АЗОТ

      6.1 Загальна характеристика виробництва

       Комплекс споруд біохімічної очистки ЗАТ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот» у складі цеху нейтралізації та очищення промислових стоків (НОПС) призначений для прийому та очищення побутових і промислових стічних вод підприємств м.Сєвєродонецька, хімзагрязненних і побутових стічних вод ЗАТ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот» та інших сторонніх організацій, що знаходяться на майданчику підприємства.

Очищені стічні води піддаються доочищенню і знезараженню хлором, а далі направляються в цех зовнішнього водопостачання

ЗАТ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот».

Будівництво комплексу очисних споруд здійснювалося в міру розвитку «Об'єднання Азот» і м.Сєвєродонецька послідовно в чотири черги.

 Перша черга комплексу введена в експлуатацію в 1963 році в складі виробництва ацетилену.

Друга черга введена в експлуатацію в 1966 році в складі виробництва вінілацетату і його похідних.

Третя черга очисних споруд введена в експлуатацію в 1978 році в складі виробництва поліетилену високого тиску.

Четверта черга БХО введена в експлуатацію в 1988 році в складі виробництва себаціновой кислоти.

Проектна продуктивність споруд БХО по чергах будівництва становить:

I черга - 26000 м3/добу;

II черга - 60000 м3/добу;

III черга - 27000 м3/добу.

У 1978 році сумарна проектна потужність комплексу БХО всіх трьох черг будівництва становила 113000 м3/добу.

IV черга - розширення потужності до 200000 м3/добу з виділенням

III і IV черги в окрему схему для очищення висококонцентрованих стічних вод методом денітрифікації продуктивністю 40000 м3/добу.

Однак, в результаті проведених у 1990 році гідравлічних випробувань споруд була визначена продуктивність всіх стадій біологічного очищення - 154000 м3/добу (акт від 30.05 1990 р.), в тому числі по чергах:

I черга - 2250 м3/год; 54000 м3/добу.

II черга - 2500 м3/год; 60000 м3/добу.

III і IV черзі - 1666 м3/год; 40000 м3/добу.

В даний час з чотирьох черг БХО знаходяться в роботі споруди II, III, IV черг і вузли механічного очищення I - II черг будівництва. Споруди I черги будівництва виведені з експлуатації, за винятком вузла механічного очищення побутових стоків, аеротенків і відстійників, які перебувають у резерві (Протокол технічної наради від 20.09.2004г).

Гранична, економічно виправдана потужність споруд:

- II черги - 60000 м3/добу (проектна потужність);

- III черги - 40000 м3/добу (проектна потужність);

- IV черзі - 19248 м3/добу.

Мінімальна, стійка потужність споруд:

- II черги - 43200 м3/добу (дані НДВ-8);

- III черги - 16200 м3/добу (факт);

- IV черзі - 9000 м3/добу (факт).

          Кількість технологічних ліній - дві. Перша лінія - хімзагрязненние стічні води ПрАТ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот», друга лінія - суміш побутових і промислових стічних вод м.Сєвєродонецька і побутових стічних вод ПрАТ «Сєвєродонецьке об'єднання Азот»  Очищення стічних вод здійснюється методом біологічної нитри-денітрифікації, який заснований на здатності мікроорганізмів трансформувати зв'язаний азот шляхом нітрифікації і подальшої денітрифікації азотовмісних речовин з різною формою пов'язаного азоту до молекулярного азоту. Біологічна нітрифікація і денітрифікація компонентів стічних вод заснована на окислювально-відновних процесах, здійснюваних мікроорганізмами біоценозу активного мулу, і полягає в окисленні азоту органічних сполук до іона амонію і далі до нітритів і нітратів з подальшим відновленням останніх до молекулярного азоту. Редукція нітратів сполучена з окисленням органічних сполук.

       

          6.2.1 Опис технологічної схеми процесу глибокої доочистки

          Біологічні ставки представляють собою каскад ставків, що складається з 3 - 5 ступенів, через які повільно протікає освітлена або біологічно очищена стічна вода. Ставки влаштовуються для біологічного очищення стічних вод в природних умовах на слабофільтруючих грунтах у вигляді окремих водойм. У результаті життєдіяльності плангкону (фітопланктону) асимілюється вільна і бікарбонатна кислота, завдяки чому рН води вдень ​​підвищується до 10 - 11, що призводить до швидкого відмирання бактерій. Біологічні ставки як самостійні очисні споруди за СНіП допускається застосовувати (при належному обгрунтуванні) для населених місць, розташованих в IV кліматичному районі. Ставки можуть проектуватися також для доочищення стічних вод у поєднанні з іншими очисними спорудами. У біологічних ставках має бути 2-3 ступені - при вступі біологічно очищених стічних вод і 4-5 ступенів - при вступі отстоенная стічних вод.

Біологічні ставки розраховуються за навантаженням стічними (перший випадок) водами на 1 Га водної поверхні ставка або за величиною реаераціі (другий випадок). У першому випадку це навантаження приймається рівною (без розведення для отстоенная стічних вод) до 250 м3/га на добу і для біологічно очищених стічних вод - до 5000 м3/га на добу, у другому випадку - з розрахунку величини реаераціі, що дорівнює 6 - 8 г кисню на добу з 1 м2 ставка в залежності від кліматичних умов (СНіП). Середню глибину води в біологічних ставках приймають залежно від місцевих умов у межах 0,5-1 м. При використанні ставків для риборозведення до них повинна підводитись освітлена стічна рідина, розбавляється річковою водою в 3-5 разів. При цьому у складі біологічних ставків має бути малий ставок глибиною не менше 2,5 м, призначений для риби в зимовий час. При очищенні стічних вод у біологічних ставках, зменшується кількість бактерій - більш ніж у 100 разів, знижується окислюваність на 90%, знижується кількість органічного азоту - на 88, аміаку - на 97 і БСК - до 98%. Восени ставки, не призначені для вирощування риби, спорожнюють, в зимовий час їх використовують як накопичувачі. Навесні ставки заповнюються водою і приблизно через місяць починають працювати на протоку. Можлива також контактна робота ставків. Дно ставка рекомендується щорічно зорювати. Стічні води повинні знаходитися в ставках 20-30 діб. Впускати стічні води в ставки рекомендується в денний час. Ставки потрібно розташовувати поблизу природних водойм. Кількість розчиненого кисню у воді має бути не нижче 2,5 мг / л. Дно ставка планується у бік випуску. Глибина біля впуску звичайно приймається 0,5 м, у випуску - до 1-2 м. Ставки проектуються площею 0,5-1,5 га і більше. При проектуванні ставків, які мають природний водозбір, водоскидні споруди потрібно розраховувати на додатковий пропуск паводкового і зливового витрати. Залежно від умов випуску (спорожнення), диктуються рельєфом, ємність ставка може бути утворена пристроєм загат по тальвегах, використанням існуючих або створенням штучних виїмок (улоговин), огородженням території валиками (дамбами). У верхньому ставку влаштовують 2-3 впуску. Для кращого розподілу потоку стічної рідини поперек першого ставка встановлюють два ряди тинів. Перепуски зі ставків влаштовують у вигляді лотків шириною 0,4 м через 30 м. З останнього ставка вода випускається за допомогою шахтних водоскидів. Після виходу з очисних споруд стічні води випускаються в тальвеги балок і ярів, де влаштовуються канали з незначним ухилом, довжина яких сягає сотень метрів, а іноді й кількох кілометрів. Досліджувані канали розташовувалися в тальвегах сухих балок із середньорічною температурою повітря місцевості 6,8 + 7,1 ° С і середньорічною кількістю опадів 500-510 мм. Швидкість руху стічної води в цих каналах коливалася в межах 0,01-0,05 м / сек, час перебування стоків у каналі - від 7 до 28 год. Шар води в каналі (не рахуючи осаду) прийняли в межах 0,025 -0,15 м , ширина каналу - в межах 0,65-1,5 м. На стічну воду, що протікає в каналах з малою швидкістю і малою глибиною, але порівняно великою шириною потоку, впливають сонячні промені, кисень повітря і інші кліматичні чинники, від чого концентрація забруднень в стічній воді в міру віддалення її від місця випуску зменшується. Відбувається природне самоочищення стічних вод. Такі канали називаються природними окисними каналами, так як в них відбуваються процеси окислення, подібні процесам, що відбуваються в біологічних ставках.

            

         6.2.2  Доочищення промислових і побутових стічних вод

         Доочищення промислових і побутових стічних вод включає доочищення в буферних ставках і на фільтрувальної станції поз.45.

У технологічній схемі доочищення стічних вод використовується одна з секцій двоступеневого буферного ставка, ємністю 130500 м3, глибиною 1,5-1,6 м. Час знаходження стоків в ставках становить 2,5 доби. Очищені на спорудах II і III черги стічні води надходять в початок першого ступеня однієї із секцій ставків, потім по системі перетоків переходять на другу сходинку секції і далі в збірний лоток. Рівень у буферних ставках вимірюється лінійкою.  Очищені стічні води з буферних ставків подаються на фільтрувальну станцію поз.45 насосами поз.13/Н3, 4, встановленими в насосній станції поз.13 по трубопроводу діаметром 600 мм або насосами поз.45/Н1 ÷ 3. Тиск на насосних агрегатах поз.13/Н3, 4 контролюється приладами РI 3,4, на поз.45/Н1 ÷ 3 - РI 10 ÷ 12.

При зниженні якості очищення на спорудах II і III черг стічні води в повному обсязі надходять на доочищення в буферні ставки і далі на фільтрувальну станцію. Стічні води надходять у відділення фільтрів для доочищення на каркасно-засипних фільтрах (КЗФ) поз. 45/Ф1 ÷ 14, де розподіляються за допомогою жолобів по двох осередкам кожного фільтра. Стічні води, поступаючи зверху вниз через шар завантажувального матеріалу, доочищаються від зважених речовин. Крім того, за рахунок життєдіяльності мікроорганізмів, що знаходяться у завантаженні, відбувається споживання кисню, що супроводжується зниженням БПК та ГПК в стічній воді.

           В якості завантажувального матеріалу використовується гравій з розміром зерен 40-60 мм і кварцовий пісок з розміром зерен 0,8-1,2 мм, завантажень пошарово.  Принаймні роботи фільтра збільшується товщина плівки забруднень на поверхні і в товщі фільтруючого завантаження, збільшується опір і знижується швидкість фільтрування. У цьому випадку проводиться водоповітряної промивка фільтра зворотним потоком фільтрованої води протягом 30 хвилин 1 раз на добу. Вода на промивання подається по колектору діаметром 800 мм насосами поз.45/Н7, 8,9, встановленими в насосному відділенні фільтрувальної станції поз.45.  Тиск води на промивку вимірюється приладом поз.PI1-33 ÷ 14-33. Подача повітря проводиться по трубопроводу діаметром 300 мм. Тиск у мережі повітря вимірюється манометром поз.PI 14. Промивні води самопливом по трубопроводу діаметром 800 мм відводяться в резервуар регенераційних вод поз.46 / 2, звідки насосами поз.45/Н10, 11 відкачуються в нічний час по трубопроводу діаметром 500 мм на голову очисних споруд на механічну очистку побутових стоків (поз.1 , 1а). Рівень стоків у фільтрі контролюється за допомогою регулятора - сигналізатора поз.LAH1-32 ÷ 14-32, а також п'єзометричного рівнеміра поз.LIR1-40 ÷ 14-40. Показання та реєстрація рівня винесені на щит КВП в операторській.  Доочищені стічні води збираються дренажною системою високого опору діаметром 100 мм і по колекторам фільтрату діаметром 1400 мм, надходять на знезараження в контактний резервуар поз.76. Питома витрата фільтрату контролюється приладами поз.FIR1-36 ÷ 14-36 на місцевому щиті КВП.

             6.2.3 Знезараження доочищених стічних вод

             Знезараження доочищених стічних вод проводиться в двосекційному контактному резервуарі поз.76 ємністю 3200 м3 шляхом 30-хвилинного контакту з хлорним водою. Розподіл стічних вод за секціями регулюється запірною арматурою. Рівень води в контактному резервуарі безперервно реєструється на щиті в операторській приладом поз. LIR 98. Концентрація залишкового хлору в очищеній воді становить 2,0 ÷ 4,0 мг/дм3. Хлорна вода в контактний резервуар подається з хлораторної поз. 38а. Схема отримання хлорної води наступна. З контейнера поз.38а/Е1-1, 2, встановленого на вагах у складі хлору, через нижній вентиль рідкий хлор надходить на випарники поз.38а/Т-1, 2. Тиск рідкого хлору в трубопроводі вимірюється манометром поз.PI1. Проходячи по змійовику, рідкий хлор випаровується за рахунок тепла води, що проходить по міжтрубному просторі. Температура води контролюється датчиком поз. TIRSHAL1A, TIRSHAL1Б. Газоподібний хлор після випарника поз.38а/Т-1, 2 очищається в грязьовик від домішок і крапель і далі через ресивер поз.38а/Е3-1, 2 надходить в хлоратори поз.38а/Х1-1, 2,3,4 для дозування. Технічна вода - очищені і знезаражені стоки - подається на ежектори насосом поз.38а/Н2, встановленим у приміщенні складу хлору. Отримана хлорне вода прямує в контактний резервуар поз.76. Очищені і знезаражені стічні води насосами поз.45/Н4, 5,6 відкачуються на фільтрувальну станцію цеху зовнішнього водопостачання. На колекторах встановлені прилади для вимірювання витрати поз.FIR46, FIR 47.

           6.3 Розрахунок  матеріального балансу.

            

          6.3.1 Матеріальний баланс стадії біологічної очистки промислових стічних вод.

 

Дані стічних вод приведені у таблиці 6.3.1

Таблиця 6.3.1 – Показники стічних вод, до та після очищення.

Показник

До очищення

Після очищення

ХСК

95 мг О2 / дм3

50 мг О2 / дм3

БСКповн

14 мг О2 / дм3

6,5 мг О2 / дм3

Азот амонійний

1,3 мг / дм3

1,1 мг / дм3

Азот нітритний

0,2 мг / дм3

0,1 мг / дм3

Азот нітратний

9,4 мг / дм3

9 мг / дм3

Фосфати

2,9 мг / дм3

2,8 мг / дм3

Об'ємнавитрата

32000 м3 / добу

Розрахунок було проведенно у Microsoft Excel

Розрахований матеріальній баланс процесу наведений у таблиці 6.3.2

Таблиця 6.3.2.  - Матеріальній баланс процесу глибокої доочистки біологічних ставках

Показник

Прихід, кг/доб

Витрата, кг/доб

Ефект очистки, %

В очищеній воді

Вилучено

ХСК

3040000

1600000

1440000

47

БСКповн

448000

208000

240000

54

Азот амонійний

41600

35200

6400

15

Азот нітритний

6400

3200

3200

50

Азот нітратний

300800

288000

12800

4

Фосфати

92800

89600

3200

3

Усього

3929600

2224000

1705600

4

 

Таким чином, на стадії глибокої доочистки із стічних вод вилучається значна кількість залишкових забруднень. Це переважно забруднення за показником БСК, азот нітриту, ефективність очистки складає 54% та 50% відповідно.

 

 7 Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях

 

  7.1 Охорона праці

Охорона праці – це система законодавчих актів і відповідних їм соціально-економічних, технічних, гігієнічних і організаційних заходів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Проектуючи виробництво товарів народного вжитку, необхідно керуватися принципом більшого полегшення умов праці робітників, запобігання нещасним випадкам на виробництві, виключення можливості профзахворювань, виникнення пожеж, вибухів, аварій.

Заходи щодо охорони довкілля направлені на збереження і відновлення природних ресурсів, запобігання шкідливому впливу результатів господарської діяльності суспільства на природу і здоров'я людини. Захист довкілля – одне з найважливіших завдань, що стоять перед людиною.

За рівнем забруднення довкілля стежить загальнодержавна служба спостереження. Вводяться в експлуатацію ефективні установки, що дозволяють уловлювати і переробляти відходи і товарні продукти або сировину. Переробка твердих відходів в корисні продукти є важливим завданням, пов'язаним з проведенням різних химіко - технологічніх процесів.

У зв'язку з великим забрудненням біосфери прийняті обмеження на викид шкідливих речовин промисловими підприємствами, зокрема, шляхом встановлення гранично - допустимих концентрацій (ГДК) і гранично- допустимих викидів (ПДВ).

У цьому розділі розглядається низка заходів, за допомогою  яких  досягається чистота повітря робочих приміщень, унеможливлення   безпосереднього контакту обслуговуючого персоналу з шкідливими речовинами.

Основною умовою безпечної роботи є строге дотримання норм технологічного режиму, робочих інструкцій, інструкцій по техніці безпеки, охороні праці і пожежної безпеки. Проблема промислової безпеки значно загострилася з появою великомасштабних промислових виробництв. Основу хімічної промисловості склали виробництва безперервного циклу, продуктивність яких не має, по суті, природних обмежень.

7.1.1  Основні характеристики речовин, які застосовувалися у водооборотному циклі хімічного підприємства.

Основні физико-хімічні властивості речовин, які застосовувалися  у водооборотному циклі хімічного підприємства, представлені в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 – Основні физико-хімічні властивості речовин, які застосовувалися у водооборотному циклі хімічного підприємства

Найменування з'єднань

Емперічна формула

Структурна формула

Агрегатний стан

Температура плавлення, оС

Темпе-ратура кіпіння, оС

1

2

3

4

5

6

Сірчана кислота

SO4

O

   НО - S - ОН

O

Рідина

318

330

Фосфати (гексаметофосфат)

(NaP3O)n

    

Тверда речовина

408

780

Характеристика токсичності представлена в таблиці 7.2

Таблиця 7.2 – Характеристика токсичності

Сполука

Клас шкідливості

Характер дії на організм людини

Гранично допустима

концентрація

Засоби індивідуального захисту

У повітрі, мг/м3

У воді, мг/дм3

робочої зони

Населеного пункту

ГДК

ГПК

максимаьно разова

середньо-добова

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Продовження таблиці 7.2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

SO4

2

Вражає дихальні шляхи,кожу, слизневу оболонку, викликає задуху,кашель.

1

0,3

0,1

0,1

0,01

Протии газ марки «М»

(NaP3O)n

4

При високих концентраціях викликає задуху

10

3,6

0,2

3,5

3

Протии газ марки «М»

        

Показники вибухо- та пожежонебезпеки представлені у таблиці 7.3

Таблиця 7.3 Показники вибухо- та пожежонебезпеки

Сполука

Темпе-ратура займання

Темпе-ратура само займання

Межі поширення полум'я

Температурні межі займання

г/м3

%об

нижній

верхній

нижній

верхній

нижній

верхній

SO4

-

-

-

-

-

-

-

-

(NaP3O)n

-

-

-

-

-

-

-

-

        Застосовувані для обробки води реагенти не вибухонебезпечні, та не пожежонебезпечні. Композиція «СВОД» не агресивна, але критична до негативних температур, сірчана кислота агресивна і має клас небезпеки - 2. Для забезпечення безпечної роботи вузлів дозування та насосного обладнання в проекті передбачені наступні заходи:

- Виключений безпосередній контакт обслуговуючого персоналу з SO4;

- Насоси-дозатори сірчаної кислоти встановлені в піддоні працюючого мірника SO4;

- На відстані, в межах допустимих норм, від вузлів дозування SO4 передбачена раковина самодопомоги;

- Шкідливі викиди в атмосферу і скидання стоків у каналізацію від поставленого обладнання відсутні.

7.1.2. Небезпечні та шкідливі виробничі фактори на виробництві.

Робота ВОЦ характеризується наступними небезпечними видами:

- ураження електричним струмом;

- задуха, отруєння у криниці, камерах на секціях комунікацій;

- хімічні опіки рідким хлором;

- термічні опіки на комунікаціях теплопостачання;

- термічні опіки на електроустановках;

- термічні опіки при проведенні вогневих робіт;

- механічні травми при ремонтних роботах;

- вплив шуму.

Коротка характеристика небезпек:

1. Ураження електричним струмом можливо у випадках при дотику до відкритих струмоведучих частин і пристроїв, для електроустаткування, апаратури, пускових пристроїв з порушеною електричної ізоляцією і пошкодженим заземленням, до несправним або пошкодженим електрозварювальним кабелям, які мають оголені ділянки, скрутки, счалкі, а також при роботі на невідключеному електрообладнанні, силових збірках, щитах управління, системах контролю та автоматики при використанні в роботі незаземлених приладів та електроінструментів. Небезпечною величиною напруги електричного струму є напруга понад 42в. Небезпечним умовою безпечної експлуатації, обслуговування і ремонту електричних установок та комунікацій електричної енергії є суворе дотримання вимог «Правил експлуатації електроустановок» і «Правил техніки безпеки електроустановок споживачів», зміст електроустановок, пускової апаратури і комунікацій електричної енергії, заземлюючих пристроїв в технічно справному стані, неухильне виконання і використання передбачених заходів і засобів захисту.

2. Задуха, отруєння у криниці, в  камерах на секціях комунікацій.

Отруйним фактором при обслуговуванні та ремонті колодязів і камер є розкладання органічних речовин, що знаходяться в них, а також аварійне скидання азотосодержащих компонентів в оборотну воду, що виділяють і накопичують в цих слабовентіліруемих спорудах вуглекислий газ, метан, аміак. Вуглекислий газ при концентраціях 1,5-3,0% викликає головний біль, запаморочення, нудоту. При концентрації понад 6% втрачається працездатність, з'являється сонливість, ослаблення дихання та серцевої діяльності, виникає небезпека для життя. Метан на ВОЦ може утворюватися в просторах або ємностях при відсутності або обмеженому повітрообміні, якими є колодязі і камери оборотної води. ГДК метану до 300 мг/м³. З повітрям метан (в прибудовах від 2 до 98%) утворює вибухонебезпечні суміші. ГДК аміаку в повітрі виробничих приміщень 20 мг/ м³.

Основною вимогою безпечної роботи при обслуговуванні та ремонті камер і колодязів, при наявності аміаку такі ж, як при наявності метану. Обов'язковою умовою є надійне вентилювання системи комунікацій за рахунок відкриття колодязів вищою, і нижче від передбачуваного місця роботи.  Категорично забороняється розводити відкритий вогонь, паління, використання світильників у невзривобезопсном виконанні біля відкритих для вентилювання колодязів.  Ремонтні роботи в таких колодязях і камерах повинні проводиться тільки іскробезпечними інструментами з використанням передбачений для цих робіт засобів захисту. 

  Необхідною умовою безпечної експлуатації установок паропреобразованія та комунікацій пари і теплофіка - ційної води є надійне утримання теплозахисту і окожушка, справний стан устаткування, апаратів, запірної арматури та застосування передбачених на цьому робочому місці засобів захисту.

3. Термічні опіки на електроустановках.

Небезпечними місцями, де несправності електропровідних пристроїв можуть супроводжуватися термічними опіками, є відкриті струмопровідні частини розподільних пристроїв, щитів управління.  Травмуючим фактором при якому замикання між струмопровідними фазами або фазою і «землею» є електрична (вольтова) дуга, що володіє температурою понад 1000 і витік нею розплавлений метал матеріалу токопроводніков. Найчастіше в таких випадках уражаються очі і руки працюючого.

Головною умовою безпечної роботи електроустановок є систематична профілактична робота на електроустановках споживачів, використання засобів захисту, передбачених для цих видів робіт.

4. Термічні опіки при проведенні вогневих та газонебезпечних робіт. 

 У процесі обслуговування ВОЦ, проведення на них планових і аварійних ремонтних робіт у великих обсягах проводяться електрична і газова різання і зварювання металевих конструкцій, вузлів, трубопроводів. Незадовільна підготовка до проведення цих робіт може призвести не тільки до загоряння, але й до термічних опіків працюють у зоні загоряння.  До вогневих робіт належать виробничі операції, пов'язані з застосування відкритого вогню. Вогневі роботи на території і в приміщеннях можуть проводитися тільки за наявності оформленого дозволу на виробництво вогневих робіт, підписаного всіма передбаченими в ньому обличчями.

Місця проведення вогневих робіт повинні бути очищені від горючих матеріалів.  При неможливості їх прибрати, вони повинні бути захищені від попадання на них іскрекранамі, азбестовим полотном, металевими листами та іншими вогнетривкими матеріалами.    

При проведенні вогневих робіт забороняється:

- Починати роботу при невиправленою апаратурі;

- Користуватися одягом і руковіци зі слідами масел і жирів, бензину, гасу та інших горючих жідкотей;

- Допускати до роботи учнів і робітників, які не пройшли перевірку знань.

5. Механічні травми при ремонтних роботах. Найбільш трудомісткими і різноманітними роботами, що забезпечують стійку роботу ВОЦ  є ремонтно-відновлювальні роботи на градирнях, апаратах, обладнанні, вентиляційних установках.          

Низький рівень їх механізації, незадовільна організація безпечного проведення цих робіт найчастіше є причиною механічних травм.        

 Основною умовою безпечного ведення ремонтних робіт основного і допоміжного обладнання, агрегатів і комунікацій являетсястрогое дотримання правил та інструкцій по здачі їх в ремонт і приймання з ремонту відповідно до СПО-56, а також інших інструкцій з проведення газонебезпечних, вогневих, робіт на висоті та інших видів ремонтних робіт, що забезпечують нормальне функціонування ВОЦ.        

   Всі роботи експлуатаційного та ремонтного характеру виконуються персоналом в справному спецодязі та взутті із застосуванням захисних засобів, передбачених для виконання тих чи інших видів робіт.     

     Обертові частини насосних агрегатів, компресорів, нагнітачів, вентиляційних установок та інших механізмів, що мають муфтові з'єднання з електропроводів повинні бути надійно огороджені кожухами або спеціальними огорожами.      

    Робочі місця експлуатаційного і ремонтного персоналу повинні мати хорошу освітленість. Ті робочі місця, які у виробничих приміщеннях повинні бути обладнані вентустановки, що забезпечують необхідний повітрообмін і температуру.                 

Засоби пожежогасіння, надання першої допомоги повинні бути розташовані на видних і доступних для користування місцях. Використання їх у господарських цілях не припустимо.         

Всі види агрегатів, обладнання повинні мати чіткі позначення і написи відповідно до технологічного регламенту або інструкцією по робочому місцю. На всіх встановлених до них щитів управління, контрольно-вимірювальних приладах, автоматики та сигналізації повинні бути відповідні написи із зазначенням допустимих параметрів експлуатованих споруд, агрегатів і обладнання.        

Технологічні трубопроводи з агресивними рідинами, а також з високою температурою середовища, що транспортується повинні бути заізольовані і мати відповідне забарвлення у передбачених місцях. Інші трубопроводи також, залежно від середовища, що, фарбуються у відповідний колір або ж забарвлення трубопроводу проводиться одним кольором на всі трубопроводи з нанесенням чітких смуг на них, відповідних транспортується середовищі.

6. Вплив шуму.

Еквівалентний рівень шуму залежить від часу перебування в приміщенні з підвищеним рівнем шуму. Допустимий еквіватентний рівень звуку 80 дБА. Для захисту від шуму при роботі в машзалі машиніст і інший обслуговуючий персонал повинен користуватися біруші або антифонами. Час перебування в приміщенні з підвищеним рівнем шуму має бути достатнім для виконання технічних операцій в процесі роботи. Останнє час машиніст насосних установок знаходиться в щитовому приміщенні.

8.1.3 Класифікація і категорія проектованого виробництва та його  приміщень

Таблиця 8.4. – Класифікація і категорія проектованого виробництва та його приміщень

Найменування цеху, відділення установки

Категорія приміщення з вибухопожежної безпеки згідно ОНТП-24-86

Классификація приміщень та зовнішніх установок по электроустаткуванню(ПУЭ-86)

Група виробни чих процесів по сан. хар- ці згідно СніП 2-09-04-87

Клас примі щень по ПУЭ-86

Категорія і група вибухо небезпечних сумішей

1.Насосна станція

Д

не класифікується

Без категорій

2. Фільтрувальний зал цеха

Д

не класифікується

Без категорій

        7.1.4  Заходи запобігання шкідливих і небезпечних виробничих факторів

7.1.4.1 Вентиляція та опалювання

Для аналізу виробничого приміщення обираємо ЦПУ.

У даному проекті розраховуємо приміщення щитової розміром 18 х 12 х 4 м, де немає шкідливих викидів. 

У цьому приміщенні проводяться роботи з постійною присутністю робочого персоналу.

У приміщеннях без шкідливих речовин слід подавати тільки припливне повітря (кратність 6-10) для усунення можливості надходження шкідливостей з сусідніх приміщень. Так як в даному приміщенні немає шкідливих викидів, то обираємо припливну вентиляцію.

Кількість повітря, що подається в приміщення, визначається за формулою:

W = K  V,                                             (7.1)

де      К - кратність повітрообміну, год (приймається рівним 7 год-1);

V - об'єм приміщення, м3.

V = 18 12 4 = 864 м3;

W = 7 864 = 6048 м3/год.

Обираємо два центробіжних вентилятора безпечного виконання, тип В-Ц4-70, продуктивністю 3700 м3 / год.; номер вентилятора 5,0; напір 31 мм в.ст., частота обертання 100 об / хв., тип електродвигуна 4А80-А6, потужність електродвигуна 0,75 кВт 10.

Орієнтовний розрахунок витрати теплоти в зимовий час на вентиляцію, кДж / год, виконуємо за формулою:

QB = W  CB  (tпtз) 1000/3600 Вт,                          (7.2)

де     W - обсяг припливного повітря, м3 / год,  7400 м3 / год;

CB - об'ємна теплоємність повітря, що дорівнює 1,257 кДж/(м3  град);

tп - температура нагрітого повітря, що подається в приміщення, приймається рівною 220 С;

tз - температура зовнішнього повітря (середня температура зовнішнього повітря в осінньо-зимовий період, приймається рівною мінус 7 ° С).

QB = 2 3700 1,257 (22 – ( – 7)) 1000/3600 = 74931,2 Вт .

Площа поверхні нагрівання опалювальних приладів визначається за формулою:

Н = QB/506,                                                  (7.3)

де    екм - еквівалентний квадратний метр – площа поверхні нагрівання пристрою, що виділяє 506 Вт теплоти при різниці середньої температури теплоносія і температури повітря в приміщенні, рівній 64,5оС.

1екм=0,82м2;
Н = 74931,2 / 506 = 148 м
2.

В якості опалювальних приладів використовують калорифер середньої моделі КВ12Б-ПУЗ, площа поверхні нагрівання 160,49 м2 10.

7.1.4.2 Освітлення приміщення

Освітлення у виробничих будівлях може здійснюватися природним і штучним світлом. При недостатності природного освітлення використовується змішане освітлення. Воно являє собою освітлення, при якому в світлий час доби використовується одночасно природний і штучне світло.

7.1.4.2.1 Природне освітлення

Мінливість природного освітлення, яке змінюється протягом короткого

проміжку часу, викликає необхідність унормувати природне освітлення за допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), який являє собою відношення у відсотках освітленості в даній точці приміщення та спостерігається   на тому ж рівні, в той же час    освітленості    дифузним світлом відкритого небосхилу, і виражається у %. Природне освітлення, здійснюване через світлові прорізи в стінах будинків (бічне світло) або в світлових ліхтарях (верхнє світло), розраховують виходячи з відношення площі  світлових прорізів до площі підлоги (світловий коефіцієнт). Для    будівель    хімічних    виробництв     (цехів) світловий коефіцієнт приймається в межах 1/6-1/5. Приміщення  ЦПУ по зоровим    умовам робіт відноситься до III розряду.

Необхідну площу світлових прорізів визначаємо за формулою:

Sок = (1/5 1/6)∙Sп, м2,                                        (7.4)

де       Sп - площа виробничого приміщення, м2.

Sп = 18  12 = 216 м2;

Sок = 216 / 6 = 36 м2.

Проектом передбачено 4 світлових проріза розмірами 2,5 х 3,5 м, загальною площею 35 м2.

7.1.4.2.2 Штучне освітлення

Штучне освітлення призначене для освітлення робочих поверхонь в темний час доби або при недостатності природного освітлення. Так як приміщення ЦПУ по зорових умовах робіт відноситься до III розряду - точні роботи з розміром об'єкта розрізнення 0,3 - 1,0 мм (шкали засобів вимірювальної техніки). Тому вибираємо змішане освітлення.

Число світильників, необхідне для освітлення приміщення, визначається за формулою:

n = ESK/FUZ,                                            (7.5)

де       Е - мінімальна норма освітленості робочої поверхні, Е = 100 лк;

S - освітлювальна площа, S = 216 м2;

K - коефіцієнт    запасу    освітленості,  приймаємо   рівним   1,3   в умовах з малим виділенням забруднень;

F - світловий потік однієї лампи, лк. Світловий потік лампи розжарювання потужністю 200 Вт дорівнює 2510 лк;

U - коефіцієнт використання освітлювальної установки, що залежить від типу світильника, коефіцієнта відображення стель і стін, показника і, який визначається за формулою:

і = ab h(a+b),                                            (7.6)

де      a, b -  довжина і ширина приміщення, м;

h - висота підвішування світильника від рівня робочого місця.

h = 410,8 = 2,2 м;

i = 1,2∙18/2,2∙(12+18) = 3,27.

Тоді U = 0,55 для світильника, типу «Розум»10.

Z - поправочний коефіцієнт, що залежить від конструкції світильника, приймаються Z = 0,85.

Визначаємо число світильників по формулі (9.5):

n = 100∙216∙1,3/2510∙0,85∙0,55 = 24 шт.

Потужність електроосвітлювальної установки з урахуванням місцевого освітлення визначаємо за формулою:

N = (nW+(0,10,2)nW)/1000, кВт,                           (7.7)

де       n - розрахункова кількість ламп для даного приміщення;

W - потужність однієї лампи, Вт;

(0,1-0,2)∙W - додаткова потужність ламп місцевого освітлення, Вт.

N = 24∙200+0,1∙2,4∙200/1000 = 5,28 кВт.

Після розрахунку кількості джерел світла  розроблюємо схему розміщення світильників – багаторядну, залежно від габаритів приміщення. За розміщення світильників слід враховувати будівельні конструкції приміщення (шаг колон, висоту поверхів, сітку балок тощо). Вибір типу світильника залежить від характеру виробничого процесу, від наявності виділення в приміщенні газів, пари і вологи, а також від категорії виробництва за пожежо- і вибухонебезпечністю і класифікації виробничих приміщень, зон і установок за вибухо- і пожежонебезпечністю згідно до правил упорядкування електроустановок (ПУЕ).

      7.1.4.3 Заходи по боротьби з шумом і вібрацією.

Рівень шуму в цеху не повинен перевищувати величин, встановлених згдно ГОСТ 12-1, 003-76. Для зниження шуму, що виникає від джерел, їх необхідно укласти в звукоізолюючий пристрій, облицювання внутрішніх поверхонь необхідно виконати з шумопоглинального матеріалу. Необхідно встановити глушники аеродинамічного шуму від вентиляторів і компресорів.

Для захисту органів слуху від шуму необхідно використовувати засоби індивідуального захисту - протишумні навушники або вкладиші (вушні тампони).

Виробниче обладнання, що передає вібрацію, надолужити встановлювати таким чином, щоб була здійснена належна вібрація, відповідна вимогам ГОСТ 12.1-012-78.  Для гасіння вібрації   необхідно застосовувати підстави, що ізолюють вібрацію, гнучкі   переходи від вібруючих   агрегатів до комунікацій. При роботі з вібруючим устаткуванням слід       проводити 10-15 хвилинні     перерви після    кожної години роботи.

В якості індивідуальних засобів захисту від вібрації може використовуватися віброгасильне взуття.

7.1.4.4 Методи захисту від статичної електрики

З метою захисту обслуговуючого персоналу цеху від дії розрядів статичної електрики кожна система апаратів, трубопроводів і повітропроводів в межах цеху заземлюється не менше, ніж у двох місцях, приєднанням до магістралі захисного заземлення до вогнищ заземлення. Всі паралельно йдуть або перекриваються трубопроводи, розташовані між собою на відстані до 10 см з'єднуються перемичками. Трубопроводи, вентиляційні повітроводи на всьому протязі представляють безперервний електричний ланцюг через фланцеві з'єднання.

Для попередження накопичення зарядів статичного електричного в небезпечних місцях необхідно:

  •     не допускати переміщення трубопроводами ЛЗР з великою швидкістю;
  •  подавати ЛЗР тільки через трубу, занурену до дна ємності, не допускаючи   розриву струменя рідини;
  •  стежити за станом заземлення від статичної електрики.

Для захисту від розрядів статичної електрики необхідно заземлювати всі металеві конструкції та апарати,   резервуари,    зливно-наливні     пристрої та інше    обладнання, що    застосовується для переробки, зберігання  і  транспоту-

вання пожежонебезпечних речовин. У процесі роботи технологічного обладнання необхідно суворо керуватися «Правилами захисту від статичної електрики у виробництві хімічної промисловості».

7.1.4.5 Заходи електробезпеки

До заходів з електробезпеки відносяться:

  •  забезпечення недоступності струмоведучих частин, які знаходяться під напругою;
  •  електричне розподілення кордону;
  •  застосування спеціальних електрозахисних заходів - переносних приладів;
  •  організація безпечної експлуатації електроустановок
  •  відхилення небезпеки у разі появи напруги в корпусах, кожухах, що досягається використанням маленьких напруг, застосуванням подвійної ізоляції, вирівнюванням потенціалу, захисним заземленням, захисним відключенням.

Розрахунок заземлюючого контуру проводиться виходячи з умови, що загальний опір заземлюючого пристрою виробляємо за формулою:

Rззу = RзRп/( Rпnηз+Rзηп) ,                                (7.8)

де        – опір заземлювача, Ом;

Rп  – опір лінії, що з'єднує заземлювачі, Ом;

n – кількість заземлювачів;

ηз, ηп коефіцієнти екранування відповідно заземлювача і з'єднує смуги (ηз = 0,9;  ηп = 0,7).

Опір заземлювача розраховується за формулою:

Rз = ρ/2πl[ln 2 l/d + ½ ln((4t+l)/(4t-l))],                       (7.9)

де       ρ питомий опір грунту, рівне 700 Ом∙м;

l довжина заземлювача (стрижень 10м);

d  діаметр заземлювача (для стрижнів 0,01 - 0,03 м), d=0,03м;

t відстань від середини забитого в грунт заземлювача до рівня землі, рівне:

t = l/2 + t ' ,                                                 (7.10)

де       t ' - глибина заземлювача від рівня землі, дорівнює 0,5 м.

t = 10/2 + 0,5 = 5,5 м;

Rз=700/2∙3,14∙10 [ln(2∙10/0,03)+½ ln((4∙5,5 + 10)/ (4∙5,5 – 10))] =77,94 Ом.

Опір лінії, що з'єднує заземлювачі, визначається за формулою:

Rп = ρ/2πLln(2L2/bt'),                                       (7.11)

де      L -  довжина лінії, що з'єднує заземлювачі - дорівнює периметру виробничої будівлі:

L = 2(а+в) = 2(36+17) = 106 м.

де       b - ширина смуги (0,03 м-при прокладці всередині будівлі);

t ' - глибина заземлювача від рівня землі, дорівнює 0,5 м.

Rп = 700/3,14∙2∙106∙ ln(2∙1062/0,03∙0,5) = 14,95 Ом.

Необхідна кількість заземлювачів визначаємо за формулою:

n = 2R3/4η3,                                              (7.12)

де      4    -  допустимий опір, Ом;

2    -  коефіцієнт сезонності.

n = 2∙77,94/4∙0,9 ≈ 44 шт.

Розраховуємо опір заземлюючого контуру за формулою:

Rззу = 77,94∙14,95/(14,95∙44∙0,9+77,94∙0,7) = 1,8< 4 Ом.

Робимо висновок. Так як Rззу <4 Ом, то захисний заземлювальний пристрій зможе забезпечити ефективний захист від ураження електричним струмом.

9.1.4.6 Пожежна безпека

Пожежа або вибух може відбутися:

  •  при недотриманні правил охорони праці, технологічного регламенту та інструкцій;
  •  при недотриманні правил ведення вогневих робіт;
  •  при недотриманні правил зберігання горючих речовин;
  •  від короткого замикання в ланцюгах;
  •  від перевантаження електродвигунів;
  •  від розряду статичної електрики;
  •  від грозового розряду;
  •  від іскри при ударі;
  •  при пропуску горючих газів і рідин;
  •  від самозаймання промасленого обтирального матеріалу.

Для забезпечення пожежної та вибухобезпечної роботи необхідно дотримуватися таких вимог:

  •  виробничі приміщення, обладнання повинні утримуватися в чистоті;
  •  виробничі відходи повинні зберігатися в спеціально відведених місцях;
  •  забороняється захаращувати проходи, проїзди та під'їзди до будівель, пожежного інвентарю та обладнання;
  •  побутове сміття, падають листя, суху траву необхідно збирати в сміттєві ящики і вивозити з території підприємства;
  •  промаслена ганчір'я повинна збиратися і регулярно видалятися;
  •  не допускати проток ЛЗР і ГР;
  •  
  •  при виявленні витоків горючих газів або парів з устаткування, до місця

пропуску подати водяна пара або азот для усунення пропуску;

  •  заборонено пуск і експлуатація електроустаткування при несправній або виключеній вентиляції;
  •  застосовувати відкритий вогонь і курити в приміщеннях, на зовнішній установці і на території підприємства заборонено;
  •  для куріння відводяться спеціально обладнані місця;
  •  після завершення вогневих робіт протягом трьох годин здійснюють контроль над місцем, де вони проводилися;
  •  необхідно знати розташування засобів пожежогасіння і вміти ними користуватися.

Засоби пожежогасіння:

  •  азбестове полотно - для гасіння вогню на засувках, фланцях і ручний арматурі;
  •   вогнегасник ОПШ-10 (порошковий шахтний)- застосовується для гасіння ЛЗР і ГР, електроустаткування під напругою до 1140 В;
  •  вогнегасник ВП-9 (порошковий закачний переносний) для гасіння газоподібних речовин, лаж і ГР, твердих речовин, електрообладнання, що знаходиться під напругою до 1000 в;
  •   вогнегасник ОВПС-250 (повітряно-пінний стаціонарний) для гасіння горючих рідин і горючих матеріалів;
  •  вогнегасник ОВПУ-250 (повітряно-пінний універсальний) для гасіння горючих рідин і горючих матеріалів;
  •   вогнегасник ОУ-5 (вуглекислотний) для гасіння горючих рідин і горючих матеріалів, електрообладнання, що знаходиться під напругою;
  •  станція автоматичного пожежогасіння повітряно-механічною піною;
  •   стаціонарні лафетні установки з пожежними стволами ПЛС-40;
  •   пожежні крани та рукави;
  •   розводка азоту для гасіння пожежі;
  •  ящики з піском і асбестним полотном.

Про виникнення пожежі необхідно оголосити по гучномовному селекторного зв'язку, повідомити в     ДПЧ по телефону     0-1, розбити     скло і натиснути кнопку пожежного сповіщувача. Вогнепрегродіями  називають захисні пристрої, які вільно пропускають пару, пил, або газоповітряну суміш, але не пропускають полум'я. Вони встановлюються на дихальних лініях резервуарів, рівнемірів і апаратів з легко займистими речовинами та горючими газами.

Вогнепрегродії мають корпус з металевою насадкою у  вигляді  гафрірова-них пластин, пакета металевих сіток, фальгірованих касет, гравію, мінеральної вати або кілець Рашига. Принцип дії вогнепрегродія засноване на тому, що горюча суміш, яка проходить через нього, розбиваються в насадці на тонкі цівки.

7.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях

7.2.1 Організаційна структура ЦЗН проектованого об'єкта

Для забезпечення виконання заходів щодо цивільної оборони на об'єкті створюються штаб і служби цивільної оборони, які організують і проводять роботи на основі рішень начальника цивільної оборони об'єкта. Роботу штабу цивільної оборони очолює начальник штабу цивільної оборони, що є заступником начальника цивільної оборони об'єкта й відповідає за виконання покладених на штаб завдань. На об'єктах створені служби цивільної оборони.

7.2.2 Основні завдання цивільної оборони

       Основними завданнями цивільної оборони є  запобігання аварій і ліквідації їхніх наслідків:

  •  запобігання виникнення надзвичайних ситуацій техногенного походження й забезпечення зменшення збитків і втрат у випадку стихійного лиха, аварій, катастроф,  вибухів і більших пожеж;
  •  оповіщення населення про погрозу й виникнення надзвичайних ситуацій у мирний і воєнний час;
  •  захист населення від наслідків стихійних лих, аварій, вибухів, більших пожеж і застосування засобів поразки.

9.2.3 Прогнозування масштабів можливого зараження при аварії з викидом сильно - діючих отруйних речовин.

Вихідні данні:

На хімічно небезпечному об'єкті, який розташований на відстані 2,5 км від ВОЦ, міститься ємність, яка утримує 100 т хлору. Навколо ємності побудовано обвалування висотою 2,3 метра. Визначити, чи потрапляє ВОЦ до зони можливого зараження під час аварії з вивом (викидом) НХР на хімічно небезпечному об'єкті та розрахувати час підходу зараженого повітря до ВОЦ.

Метеоумови:

  •  інверсія;
    •  швидкість вітру - 1 м/с;
    •  температура повітря +20 °С.

Напрямок вітру не враховується, а розповсюдження хмари забрудненого повітря приймається у колі 360°.

Глибина розповсюдження для 100 т хлору при визначених метеоумовах дорівнює 82,2 км (табл. А-8).

3 урахуванням того, що ємність обвалована, приймаємо для висоти обвалування 2,3 м (близько 2 м) коефіцієнт зменшення глибини, рівний 2,4 (табл. А-1), тоді глибина розповсюдження забрудненого повітря становить:

Г = 82,2/2,4 = 34,25 км.

Об`єкт Х знаходиться на відстані 2,5 км від ХНО, тому він потрапляє до зони забруднення.

Розрахуємо час підходу зараженого повітря до об'єкту Х за формулою:

t = X/V год.,                        (7.13)

де X = 2,5 км — відстань від джерела забруднення до заданого об'єкту;

V = 5 км/год — швидкість переносу переднього фронту забрудненого повітря залежно від швидкості вітру та СВСП (табл. А-2).

t = 2,5 / 5 = 0,5 год. = 30 хв.

Кількість населення, що потрапляє до ПЗХЗ можна розрахувати наступним чином:

М = Sпзхз · ρ

М= 10,54 · 1500 = 15810 ociб.

Утрати населення розподіляються на:

легкі - до (15810 · 25/100) = 3953 ociб,

середньої тяжкості - до (15810 · 40/100) = 6324 ociб,

iз смертельними наслідками - до (15810 · 35/100) = 5533 ociб.

За таблицею А-22 відносимо об'єкт до третього ступеня хімічної небезпеки, тому що кількість населення, що потрапляє до ПЗХЗ перевищує 3 тис.

 

9.2.4 Оцінка стійкості проектованого підприємства до дії руйнуючих факторів вибуху

На об'єкті  в результаті аварії була зруйнована ємність, що утримує    1 т бензину. На відстані 100 м від місця аварії розташовано адміністративний 3-х поверховий цегляний будинок.

Визначити:

- характер руйнування елементів цього приміщення при вибуху хмари синтез-газу та характер ураження персоналу приміщення вибуховою хвилею.

- відстані за яких такі будинки отримають слабкі, середні, сильні та повні руйнування.

- радіуси зон ураження персоналу об’єкту при вибуху хмари синтез

газу: нижній пopiг пошкодження організму людини, легка, серйозна та сильна контузія організму, травми iз смертельним витком.Опіки якого ступеня можуть люди, що знаходяться поблизу адміністративного будинку при дії теплового випромінювання від пожежі розливу.

РІШЕННЯ.

1. Характер руйнування елементів споруд та ураження людей визначається в залежності від значення надлишкового тиску у фронті вибухової хвилі, що визначається за формулою:

   (7.14)

де: mnp - приведена маса газу або пари, визначається за формулою:

,                             (7.15)

mпр = (119,841 ∙ 106/4,52 ∙ 106) ∙ 100000 ∙ 0,1 =26513 кг

ΔР= 101 ∙ (0,8 ∙ 265130,33 /100 + 3 ∙ 265130,66 / 1002 + 5 ∙ 26513/1003) = 69,54 кПа

При значенні надлишкового тиску 38,56 кПа цегляні трьох поверхові будинки отримають повні руйнування. Персонал адміністративно – побутового приміщення може отримати сильну контузію всього організму, пошкодження внутрішніх органів i мозку, важкі переломи кінцівок з можливим смертельним результатом.

2. Відстані при яких будинки отримають слабкі, середні, сильні та повні руйнування визначаються за формулою.

    (7.16)

де: Ro - радіуси зон руйнування, що визначаються в залежності від тротилового еквіваленту WT, м;

кг

м

Слабкі руйнування багатоповерхові цегляні будинки можуть отримати при ΔР = 8 - 15 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо по таблиці 5 значення коефіцієнта К при ΔР = 8 кПа, тому що починаючи саме з 8 кПа будинки отримають слабкі руйнування.

При ΔР = 2 кПа, К = 56; при ΔР = 14 кПа, К = 28.

При ΔР = 8 кПа,

         R1 = 42 · 48,836 = 2051,1 м

Середні руйнування багатоповерхові цегляні будинкі можуть отримати при ΔР = 15-25 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта   К при ΔР = 15кПа.

При ΔР = 14 кПа, К = 28; при ΔР = 28 кПа, К = 9,6.

При ΔР =15кПа,

        

R2 = 26,7 · 48,836= 1303,9 м

Сильні руйнування багатоповерхові цегляні будинки можуть отримати при ΔР = 25 - 35 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта

К при ΔР = 25 кПа.

При ΔР = 14 кПа, К = 28; при ΔР = 28 кПа, К - 9,6.

При ΔР = 25 кПа,

 

R3 = 13,5 · 48,836 = 659,3 м

Повні руйнування багатоповерхові цегляні будинки можуть отримати при ΔР = 35 - 45 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта

К при ΔР = 35кПа.

При ΔР = 28 кПа, К = 9,6; при ΔР = 70 кПа, К = 5,6.

При ΔР =35кПа,

 

R4 = 8,93 · 48,836 = 436,3 м

3. Радіуси зон ураження можна визначити за формулою:

                                                        (7.17)

Нижній пopiг пошкодження людини - ΔР = 5 кПа. Шляхом інтерполяції

знаходимо по таблиці 5 значення коефіцієнта К при ΔР = 5 кПа.

При ΔР = 2 кПа, К = 56; при ΔР = 14 кПа, К = 28.

При ΔР= 5 кПа,

R1 = 49 · 48,836 = 2392,96 м

Легка контузія організму настає при ΔР = 20 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта К при ΔР = 20 кПа.

При ΔР = 14 кПа, К = 28, при ΔР = 28 кПа, К = 9,6.

При ΔР = 20 кПа,

R2 = 20,11 · 48,836 = 982,09 м

Серйозна контузія організму настає при ΔР - 40 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта К при ΔР = 40 кПа.

При ΔР = 28 кПа, К = 9,6, при ΔР = 70 кПа, К = 5,6.

При ΔР = 40 кПа,

 

R3 = 8,46 · 48,836 = 413,15 м

Сильна контузія організму настає при ΔР = 60 кПа. Шляхом інтерполяції знаходимо значення коефіцієнта К при ΔР = 60 кПа.

При ΔР = 28 кПа, К = 9,6, при ΔР = 70 кПа, К = 5,6.

При ΔР = 60 кПа,

 

R4 = 6,55 · 48,836 = 319,88 м

Травми із смертельним результатом людина може отримати при ΔР = 100 кПа. К5 = 3,9 при ΔР = 100 кПа.

R5 = 3,9 · 48,836 = 190,46 м

4. Для визначення ступеня опіків, що може отримати людина при пожежі розливу необхідно розрахувати інтенсивність теплового випромінювання для пожежі розливу горючої рідини за формулою:

(7.18)

де Ef - середньоповерхнева інтенсивність теплового випромінювання полум'я, визначається по таблиці 7 залежно від діаметра розливу.

Ефективний діаметр d розливу розраховується за формулою:

                     , м (7.19)

де F - площа розливу, визначається виходячи з розрахунку, що 1 л палива розливається на площі 1 м2 .

Розраховуємо об'єм 1 т бензину. З таблиці 7 відомо, що густина бензину дорівнює 725 кг/м3 .

V = М / р = 1000 / 725 = 1,379 м3 = 1379 л

F= 1379 м2

м

Якщо d = 41,9 м, то Ef = 28 кВт/м2

Висота полум'я Н обчислюється за формулою:

                                        (7.20)

де m - питома масова швидкість вигоряння палива визначається по таблиці 7, для бензину m = 0,06 кг/(м2с);

р= 1,2 кг/м3; g = 9,81 м/с2.

м

Кутовий коефіцієнт опромінювання Fq визначається за формулою:

;  (9.21)

де Fv, FH визначаються залежно від відстані від геометричного центру розливу до опромінюваного об'єкту по таблиці [10].

Fv = 0,0001; FH = 0,001 

Fq =

Коефіцієнт пропускання атмосфери визначається за формулою:

τ (9.22)

τ = ехр[-7,0 · 10-4(100 - 0,5 · 41,9)] = 0,946

Отже визначаємо інтенсивність теплового випромінювання:

q = 28 · 0,001 · 0,946 = 0,0265 кВт/м2

Час горіння розливу:

с.

Висновок.

  1.  Адміністративно – побутове приміщення, яке знаходиться на відстані

100 м від місця аварії отримає повні руйнування. Персонал адміністративно –

побутового приміщення при цьому може отримати сильну контузію всього організму, пошкодження внутрішніх органів i мозку, важкі переломи кінцівок з можливим смертельним результатом.

2. На відстані від місця аварії менш ніж 436,3 м багатоповерхові цегляні будинки можуть отримати повні руйнування. На відстані від 436,3 м до 659,3 м будинки можуть отримати сильні руйнування. На відстані від 659,3 м до 1303,9 м будинки можуть отримати середні руйнування. На відстані від 1303,9 м до 2051,1 м будинки можуть отримати слабкі руйнування.

3. На відстані від місця аварії менш ніж 190,46 м персонал може отримати травми із смертельним результатом. На відстані від 190,46 м до 319,88 м

персонал може отримати сильну контузію організму. На відстані від 319,88 м до 413,15 м персонал може отримати серйозну контузію організму. На відстані від 413,15 м до 982,09 м персонал може отримати легку контузію організму. Відстань 2392,96 м є нижнім пopогом пошкодження людини.

 При значенні q менше ніж 1,4 кВт/м2 люди, що знаходяться на будівельному майданчику oпіків не отримають. Час горіння розливу складе 12,09 с, а максимальна висота полум'я дорівнюватиме 45,15 м.

7.2.5 Заходи щодо запобігання виникнення аварій й підвищенню стійкості роботи цеху в надзвичайних ситуаціях.

Щоб уникнути створення в повітрі робочої зони вибухо-пожежонебеспеч-

них концентрацій газоподібних продуктів у суміші з повітрям, а також перевищення санітарних норм токсичних речовин треба:

  •  постійно підтримувати контроль за  герметизацією встаткування й комунікацій;
  •  у виробничих приміщеннях за допомогою постійно діючої механічної приточно -витяжної та аераційної вентиляції забезпечувати трикратний обмін повітря, а в корпусах насосних високий і низький тиски - семиразовий обмін повітря, а у випадку аварії п'ятнадцятикратний обмін повітря;
  •  всі апарати повинні бути оснащені необхідними контрольно-вимірювальними приладами, запобіжними клапанами, оглядовими стеклами, ліхтарями й іншою необхідною арматурами;
  •  зберігати легкозаймисті рідини й матеріали в спеціально відведених місцях й у кількостях, не перевищуючих установлених норм;
  •  дотримувати твердження графіки, норми попереджувального ремонту встаткування і його огляд ;
  •  дотримувати встановлених правил експлуатації й профілактики машинного відділення;
  •  обов'язкова розробка плану ліквідації аварійних ситуацій.

При виникненні будь-якого аварійного стану на агрегаті виробничому персоналу необхідно прийняти ряд обов'язкових дій спрямованих на запобігання й усунення аварій згідно «Плану ліквідації аварійних ситуацій й аварій», що розробляється відповідно до в «Інструкцією для складання планів по ліквідації аварій на підприємствах»:

  •  начальник зміни або інша відповідальна особа зобов'язана оголосити про уведення в цеху аварійного положення;
  •  доповісти про те, що трапилося, старшому диспетчерові об'єднання, начальникові зміни виробництва.

При цьому необхідно:

  •  надати першу допомогу потерпілим при аварії;
  •  по оповіщювачу або телефону негайно викликати пожежну частину, газорятувальну й медичну службу, привести в готовність засобу пожежогасіння й індивідуального захисту;
  •  на місці аварії й у суміжних приміщеннях припинися всі роботи із застосуванням відкритого вогню, небезпечні роботи (ремонт, зборка й монтаж устаткування, розвантаження апаратів тощо)  крім робіт, пов'язаних із заходами щодо ліквідації аварій;
  •  видалити із приміщень і зовнішніх установок за межі цеху всіх робочих й інженерно-технічних працівників, не зайнятих аварійними роботами;
  •  прийняти всі міри до локалізації аварії із застосуванням захисних засобів і безпечних інструментів;
  •  зупинити виробництво відповідно до інструкції по робочих місцях і плану ліквідації аварій;
  •  видалити по можливості легкозаймисті й горючі рідини з апаратів, розташованих у зоні аварійного режиму;
  •  при необхідності включити аварійну вентиляцію й робити посилене природне провітрювання приміщень;
  •  на місці аварій і на сусідніх ділянках заборонити проїзд всіх видів транспорту, крім аварійних служб до повного усунення наслідків аварії.

7.2.6 Індивідуальні та колективні засоби захисту

Персонал цеху має бути забезпечений спеціальним одягом і іншими засобами індивідуального захисту відповідно до "Типових галузевих норм безкоштовного одягу і інших засобів індивідуального захисту робітників та службовців". У випадках, коли має місце забруднення повітря парами або газами токсичних речовин, пилом або у випадках, коли навколишня атмосфера не придатна для дихання,  необхідно  застосовувати  засоби  індивідуального  захисту  органів дихання. До індивідуальних засобів захисту органів дихання, вживаних в цеху, відносяться: промислові протигази, що фільтрують, киснево - ізолюючі протигази, шлангові протигази, протипильові респіратори. Промислові протигази, що фільтрують, застосовуються в атмосфері з об'ємною долею вільного кисню не менше 18% і не більше 0,5 % шкідливих речовин. У цеху застосовується промисловий протигаз марки "М", що фільтрує, ГОСТ 10182-78 для захисту від всіх газів. Забороняється вживання протигаза, що фільтрує, в умовах можливого недоліку вільного кисню (наприклад, в ємкостях, цистернах, колодязях, пріямках).

Для захисту органів дихання людини від отруйливих речовин будь-яких концентрацій, а також для перебування і роботи в атмосфері із зниженою концентрацією кисню, застосовується кисневий - ізолюючий протигаз марки КІП-7. До роботи в  кисневий - що ізолює протигазі КІП-7, допускаються лише особи, яві пройшли вчення у ВГСО і щомісячно проходять 2-х годинні практичні заняття в газовій камері. Забороняється користуватися киснево-ізолюючим протигазом без присутності газорятівного. У аварійних випадках дозволяється користуватися киснево-ізолюючим протигазом без присутності газорятівного, але з обов'язковим сповіщенням ВГСО і неодмінним спостереженням працівників цеху за тим, що працює. При необхідності ізолювати дихання людини від навколишньої атмосфери в цеху застосовуються: шланговий протигаз самовсмоктуючий ПШ-1, ТУ 6-16-2054-76, шланговий протигаз ПШ-2, ТУ 6-16-2054-76, з примусовою подачею повітря.  

Для захисту органів дихання від різних видів промислового пилу ( при перевантаженні каталізаторів, насадки і так далі) в цеху застосовуються респіратори типів ШБ-1 "Пелюстка-200", ШБ-1 "Пелюстка-40", ШБ-1 "Пелюстка-5" (ТУ 95-7039-73), У-2К (ТУ 95-7039-73), "Кама" (ТУ 6-16-2459-81). Для захисту органів слуху застосовуються вкладиші протигаласливе "Беруші" (ТУ 6-16-2402-80), антифони (ТУ 400-28-152-76), навушники ПШ-00 (ТУ 205  УРСР 10-75).  

Для захисту очей від механічних пошкоджень, осколків, що викликаються попаданням, твердих часток, стружки, пилу, бризок застосовуються залежно від умов роботи наступні типи окулярів відповідно до ГОСТ 12.4.003-80:

  •  окуляри захисні відкриті для захисту очей спереду і з боків від твердих часток типів 02, 02-в, 05-в, 012-ЛНС, 011, 022, 024, 002;
  •  окуляри захисні закриті для захисту очей спереду, з боків, зверху і знизу від пилу, твердих і дрібних осколків, бризок не роз’їдаючих рідин типів ЗП-8, ОРЗ-5, ЗП-1, ЗП-2, ЗН-4.

Для захисту очей від променистої енергії і термічних пошкоджень, від попадання іскр при виробництві вогневих робіт застосовуються наступні типи окулярів або щитків:

  •  ОД2-Г-2, ОД2-В-2, ОДi-Г-1, ОДi-Г-2, ОДi-В-2, ОД2-Г-1, ОД2-В-1 для захисту очей спереду і з боків;
  •  ЗНД2-В-1, ЗНД2-В-2, ЗНД2-В-3 – для захисту очей спереду, збоку, зверху і знизу;
  •  наголовний щиток з непрозорим корпусом для захисту очей від ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювання, бризок розплавленого

металу і іскр типа НН (ГОСТ 12.4.023-76).

Для забезпечення безпеки при роботах на висоті застосовується пояс запобіжний для будівельників, типоразмери 1-й, і ii-ой (ТУ 205-ЭССР-309-80).

Для захисту голови від механічних пошкоджень в цеху застосовуються каска захисна "Праця", ОСТ –39-124-81 і каска захисна склопластикова, ТУ 6-16-2402-80.

Для захисту рук відповідно до ГОСТ 12.4.010-75 залежно від умов роботи в цеху застосовуються:

  •  рукавиці спеціальні ватяні або з грубововняні сукна;
  •  для роботи в умовах знижених температур: рукавиці бавовняні, льняні або брезентові – типи Б, В, Г;
  •  для захисту від механічних дій: рукавиці брезентові з накладками з брезентових тканин, тип Е;
  •  для виробництва вогневих робіт: рукавички гумові технічні (ГОСТ 20010-74) ;
  •  для захисту рук при роботі з кислотами, лугами, нафтопродуктами, маслами, а також з сипкими і сухими хімічними речовинами: рукавиці прогумовані кислото-лугостійкі.

Як засоби захисту від поразки електричним струмом в цеху застосовуються рукавички гумові діелектричні ТУ 6-16-2513-81, боти гумові діелектричні ГОСТ 13385-76, чоботи гумові діелектричні ГОСТ 13385-78.

Для захисту шкіри від загальних виробничих забруднень в цеху застосовуються:

  •  паста ІЕР-1, МРТУ 42832-62 – для захисту рук при роботах з мінеральними маслами, фарбами;
  •  паста захисна фурацилінова, ВТ-3422-6 – для захисту шкіри при роботі з хімічними дратівливими речовинами;
  •  відмивного -захисна паста з солідолом, МРТУ 42-2975-62 – для захисту шкіри і відмивання рук від виробничих забруднень;
  •  паста ІЕР-2, МРТУ 833-62 – для захисту шкірного покриву від розбавлених водних розчинів кислот, лугів і лужно -маслянних емульсій;
  •  силіконовий крем для рук, ОСТ 18-21-70 для захисту рук від води, водних розчинів солей, кислот, лугів.

До засобів колективного захисту належать:

  •   технічні засоби безпеки, призначені для захисту людей від дії механічних факторів (огороджувальні, гальмівні та блокувальні пристрої, пристрої дистанційного керування, автоматичного контролю і сигналізації; запобіжні засоби та знаки безпеки);
  •  засоби нормалізації повітряного середовища приміщень і робочих місць (вентиляція, кондиціювання, опалення тощо);
  •    засоби нормалізації освітлення приміщень і робочих місць (джерела світла, освітлювальні прилади і т.д.);
  •  засоби захисту від іонізуючих, ультрафіолетових, інфрачервоних, електромагнітних лазерних та інших випромінювань (огородження, герметизація, автоматичний контроль і т. д.);
  •  засоби захисту від шуму і вібрації (звукоізоляція, віброізоляція, огородження тощо);
  •   засоби захисту від враження електричним струмом (захисне заземління, занулення тощо).

7.6.7 Фінансування заходів ЦЗН

Розміри щорічних відрахувань у фонд, що використовується на фінансування заходів для попередження та усунення наслідків виробничих аварій та інших надзвичайних ситуацій становлять 1% від прибутку підприємства, таким чином він рівний 20000грн на рік.

8. Система контролю та керування процесом.

8.1.Технічна структура автоматичної системи керування

Сучасні технологічні процеси в екології відрізняються високими швидкостями протікання,  складними технологічними схемами, великою кількістю апаратів, складними умовами ведення процесу.   На очисні  споруди потрапляє значна кількість промислових та побутових стічних вод, які характеризуються як токсичні, шкідливі  з санітарно-епідеміологічної точки зору для навколишнього середовища та людини.

Керувати такими процесами, викоритовуючи застарілі засоби контролю і системи регілювання, забеспечуючи при цьому високі техніко-економічні показники (мінімальні витрати сировини. матеріалів та енергоресурсів, нормативну якість очистки стічних вод ) неможливо. Для цього в даному дипломному проекті запропоновано використовувати  автоматизовану систему контролю та приладів (АСКТП) на базі мікропроцесорного керуючого обчислювального комплексу (далі КОК) МСКУ-М [20].

Робочим режимом обраний режим безпосереднього цифрового керування . Працюючи у даному  режимі, КОК виконує наступні функції: збір і обробку вимірювальної інформації, видачу технологічної інформації на пристрої контролю, формування керуючих впливів відповідно до заздалегідь заданих критеріїв оптимальності і видачу їх на виконавчи механізми.

У стандартній конфігурації МСКУ-М задіяні наступні блоки:

-РГ1 і РГ2 – блоки вхідних і вихідних гальванічних розв’язок.  Основне призначення цих блоків полягає в захості мікропроцесрного контролера від коротких замикань у схемах живлення датчиків і виконавчих механізмів;

АЦП і ЦАП – блоки аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворення сигналів;

-ЦИП – блок цифро-імпульсного перетворення сигналів;

-ЦДП і ДЦП – блоки цифро-дискретного і дискретно-цифрового перетворення сигналів;

АЛГО – блок алгоритмічного перетворення сигналів.

МСКУ-М – працює з уніфікованими струмовими сигналами.

Робоче місце операторіа технолога (РМОТ) обладнане пристоями контролю (КК) (дисплеі, монітори, екрани, принтери тощо), панелями ручного курування (РУ) (В оперативного персоналу завжди повинна бути можливість перевести технологічний процес з автоматичного режиму на ручний і навпаки) і схему сигналізації (3), яка. як правило, виконується на мнемосхемі виробництва.

При впровадженні АСКТП для керування виробництвом скорочується собівартість продукції (1м3 стічних вод) за рахунок зниження затратних норм сировини, матеріалів, енергоресурсів на очистку 1м3 стічних вод, збільшується продуктивність апаратів, споруд підвищується якіть і надійність очистки, полегшується робота оперативного персоналу за веденням технологічного процесу (скорочується кількість зайнятих у виробеицтві людей.

7.2. Контроль основних технологічних параметрів процесу

Для керування технологічним процесом очистки стічних вод оператор-технолог повинен мати можливість у будь-який момент часу одержати повну інформацію про хід процесу. Для цього у даному дипломному проекті запропоновано вимірювати і виводити на ЦПУ і на КОК значення наступних технологічних параметрів:

          - температура стічних вод потрапляющих на очистку на споруди БХО:

грати 1 черги поз.1 (контролюється приладом поз. TIR 6в)

            грати 2 черги поз.4 (контролюється приладом поз. TIR 7в)

          - температура стічних вод на виході з контактних резервуарів поз.22  контролюється приладом поз. TIR 16в

-рівень у технологічних ємностях –вторинних відстійниках після аеротенків:

  вторинний відстійник поз.11 (контролюється приладами поз.LIRA 10в)

  вторинний відстійник  поз.20(контролюється приладами поз. LIRA 12в)

  вторинний відстійник  поз.21 (контролюється приладами поз. LIRA 14в)

-витрата стічних вод на вході на  споруди БХО:

Поток 1 Випарний конденсат (контролююється приладами поз.FIR 1в )

Поток 2 Сток ФХО-2 (контролююється приладами поз.FIR 2в )

Поток 3 Сток виробництва №2(контролююється приладами поз.FIR 3в)

Поток 4 Сток «Алвіго-КС» (контролююється приладами поз.FIR 4в)

Поток 5 Промивні води (контролююється приладами поз.FIR 5в)

Витрата ортофосфорної кислоти на вході в денітрифікатор поз.17 (контролююється приладами поз.FIR 8в)

Для вимірювання витрати у всіх випадках використовується метод змінного перепаду тиску. У трубопровід, по якому транспортується потік, установлюється зважувальний пристрій (діафрагма типу ДКП), на якому при протіканні потоку створюється перепад тиску Р (виміряється дифманометром типу «Сапфир 22 ДД»). Вихідний сигнал даного приладу є струмовим уніфікованим. За величиною перепаду тиску визначають значення витрати.

Для вимірювання температури використовується термоелектричний перетворювач ТХК – 0515. В основу роботи даної термопари покладений термоелектричний ефект. Якщо спай двох різнорідних провідників помістити в апарат, у якому необхідно виміряти температуру, то на вільних кінцях термопари з’явиться термо-ЕРС, яка пропорційна вимірюванню температури.

Вихідний сигнал термопари неунікований, тому їх використовують у комплекті з нормуючими перетворювачами Ш-78.

Для вимірювання рівня викоритовується буйковий рівнемір «Сапфир 22 ДУ». Чутливим елементом рівнеміра є буйок, який виготовляється з нержавіючої сталі і влаштовується безпосередньо в апарат. В основу роботи рівнеміра покладений закон Архимеда. При зміні рівня в апараті змінюється висота занурення буйка в робочу рідину. При цьому змінюється сила, яка виштовхує буйок, а отже змінюється його вага. Вимірювальна схема перетворює зміну ваги буйка в уніфікований струмовий сигнал 4-20 мА, який подається на вторинний прилад і на КОК.

Проходження уніфікованого струмового сигналу від датчиків по блоках МСКУ- М має наступну послідовність. Вихідний сигнал датчика поступає на перетворювач, а далі через вихідну гальванічну розвязку РГ1 і аналого-цифровий перетворювач подається в блок АЛГО. В блоці АЛГО проходить первинна обробка технологічної інформації і вироблення куруючих впливів на проуесс. Керуючи впливи і вимірювальна інформація з блоку АЛГО через блок ЦАП і вихідну гальванічну розв’язку РГ2 виводяться на пристрої контролю   (КК), розташовані на робочему місті оператора технолога (РМОТ).

У випадку, якщо ведеться регулювання, з панелей ручного керування (РУ) сигнал через електропневматичний перетворювач подається на виконавчий механізм.

Якщо необхідно сигналізувати відхилення параметра від норми, то сигнал із блоку АЛГО, через ЦДП виводиться в схему сигналізації.

7.3. Регулювання параметрів технологічного процесу

Для того, щоб вести процес очистки стічних вод в умовах, близьких до оптимальних у даному дипломному проекті запропоновані наступні системи автоматичного регулювання. Для забеспечення мікроорганізмів біоценозу

активного мулу біогенними елементами в технологічну ємність біологічної очистки  промислових стічних вод (денітрифікатор поз.17 ) подається реагентна добавка - ортофосфорна кислота. Витрата ортофосфорної кислоти в аеротенк стабілізується автоматично. Регулюючи клапана (поз.  ) розташовані у лінії витрати ортофосфорної кислоти.

7.4. Сигналізація і блокування процесу

Для повідомлення оперативного персоналу про відхилення від технологічного процесу від норми в даному проекті запропонована схема автоматичної сигналізаціі, яка спрацьовує  у випадках:

-максимальний рівень у вторинних відстійниках після аеротенків.

Прилади і засоби автоматизації, які використані в даному проекті приведені в таблиці 7.1.      

       Таблиця 7.1

Відомість приладів

1

2

3

4

1а,2а,3а.

4а,5а,8а

1б,2б,3б

4б,5б,8б

1в,2в,3в

4в,5в,8в

Витрата:

-стічних вод на вході поз.15

-ортофосфорної кислоти на вході в денітрифікатор

Діафрагма камерна тип ДКП

Дифманометр «Сапфир 22ДД»

Вторинний прилад А-542

Електропневматичний перетворювач

Виконавчий механізм тип МИМ

Клас точності 0,1

Клас точн.0,5, ΔР=63кПа, Р=5атм

Клас точн.0,5;

шкала 0-10м3

Клас точн. 1,0; вих.сигн. 0.2-1кгс/см2

  

Тип НЗ

Продовження таблиці

1

2

3

4

10а,12а,

14а

10б,12б,

14б

10в,12в,

14в

10г,12г,

14г

10д,12д,

14д

Рівень у вторинних відстійниках

поз.11, поз.20,

поз.21

Рівнемір буйковий «Сапфир 22ДУ»

Вторинний прилад А -542

Електропневматичний перетворювач ЭПП-63

Пневматичний  виконавчий механізм МИМ

Електроконтактне реле блокування

Клас точн. 0,5; діап.0-1500 мм

Клас точн. 0,5

шкала 0-100%

Клас точн.1,0

Вих. 0,2-1 кгс/см2

Тип НЗ

Час спрацьову-вання не більш 0,1сек

6а,7а,

16а

6б,7б,

16б

6в,7в,

16в

Температура

стічних вод :

перед гратами

поз1, поз.4;

На виході з контактних резервуарів поз.22

Термоелектричний перетво-

рювач ТХК-0515

Перетворювач, що нормує. Ш-78

Вторинний прилад А-542 із пристроєм сигналізації

Клас точн.3. Діап. вимірювання 0-400оС,інерційність

не більш 45 сек

Клас точн. 0,5;

Вихідний сигнал 4-20мА

Клас точн. 0,5;

Шкала 0-400оС

.5. Аналітичний контроль технологічного процесу.

Для управлінням технологічним процесом згідно з існуючею нормативно-технічною документацієй аналітичному контролю на основних стадіях очистки побутових та промислових  стічних вод підлягяють такі параметри: азот амоніний, азот нітритний, азот нітратний, БСК. Графік аналітичного контролю стічних вод, які потрапляють на біологічну очистку ІІ черги аеротенків наведений у таблиці 9.

 Таблиця 9                               Аналітичний контроль стічних вод

Показник

Значення

( мг/дм3,н/ б)

Метод

Частота

аналізування

1.

N-NН4+

25

Фотоколориметричний по МВІ № 0-71

1 раз у зміну

2.

N-NО2-

2

Фотоколориметричний по МВІ № 0-71

1 раз у зміну

3.

N-NО3-

10

Фотоколориметричний по МВІ № 0-95

1 раз у зміну

4.

БСК

150

Титриметричний

по МВІ № 0-177

1 раз у зміну

Методи аналітичного контролю

  1.  Визначення завислої речовини

Загальний принцип визначення завислої речовини полягає у визначенні на фільтрі усіх завислих речовин, які містяться у відмірюваному об'ємі рідини.

Хід визначення. Ретельно змішують стічну рідину або осад,  переносять у мірній циліндр (100 або1000мл в залежності від вмісту в ньому завислих речовин) через попередньо підготовлений зважений фільтр. Осад який залишився на стінках циліндру,змивають невеликою порцією фільтрату. Фільтри з осадом поміщають у бокс, у якому його зважували до фільтрування і висушують у сушильний шафі при температурі 1050 С на протязі 5 годин, охолоджують у ексикаторі і зважують. Висушування і зважування повторюють до досягнення постійної ваги.

Розрахунок для сухого залишку:

[(ab)*100 мг/л]/y

де: а - вага тигля з осадом до прожарювання, мг;

b - вага тигля з осадом після прожарювання, мг;

у - об'єм стічної води узятої до визначення завислих речовин, мл.

Втрата при прожарюванні речовин. Фарфоровий тигль попередньо прожарюють до постійної ваги. Для того, щоб залишився напис на фарфоровій поверхні наносять тонким шаром розчин хлориду заліза і прожарюють у муфельній печі при температурі 6000С на протязі 2 годин. Охолоджують у ексикаторі, потім зважують на аналітичних вагах.

У підготовлений тигель поміщають висушений і зважений фільтр завислими речовинами, ставлять у холодну муфельну піч, поступово доводять температуру до 6000С і витримують тиглі на протязі 2 годин. Охолоджують у ексикаторі і зважують на аналітичних вагах. Прожарювання і зважування проводять до дотриманні постійної ваги.

             2. Визначення ХСК. Біхроматний арбітражний  метод визначення ХСК

Аналізувати можна заздалегідь профільтровану пробу і всю пробу разом з присутнім в ній осадом (залежно від поставленої мети). Якщо аналіз проби повинен показати ефективність застосованого методу очищення стічної води від органічних речовин (повнота подальшого освітлювання води у відстійнику не повинна враховуватися), то проба перед аналізом обов'язково повинна бути профільтрована. З іншого боку, якщо аналізується стічна вода, яка пройшла через відстійник і очищена безпосередньо перед спуском її у водоймище, то часто виникає необхідність аналізу води разом з частинками осаду, що залишилися в ній. У останньому випадку проба стічної води повинна гомогенізуватися.

При фільтруванні проби через паперовий фільтр треба уникати можливого впливу паперу фільтру. Фільтр треба заздалегідь промити гарячою водою і, проводячи фільтрування, відкинути першу порцію (200-250 мл) фільтрату. Не можна, проте, фільтрувати стічну воду, що містить речовини, які можуть випаровуватися під час фільтрування або окислюватися киснем повітря. У таких випадках фільтрування замінюють тривалим відстоюванням стічної води і для аналізу відбирають піпеткою верхній прозорий шар.

Суть методу полягає в тому, що органічні речовини окислюються біхроматом калію в 1Н (розбавлення 1:1) сірчаній кислоті. Біхромат при цьому відновлюється згідно рівнянню

Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O

Окислення органічних речовин в цих умовах прискорюється і охоплює практично всі органічні речовини, якщо вводити в реакційну суміш каталізатор - сульфат срібла.

Можливо, що деякі азотвмісні органічні речовини утворюють при окисленні N2 замість NH3, що приводить до помилки з протилежним знаком.

Не окислюються піридин і його гомологи, піррол, пірролідін, пролін, нікотинова кислота і деякі інші азотвмісні гетероциклічні сполуки, бензол, толуол і інші ароматичні вуглеводні, парафін, нафталін.

Якщо аналізована проба містить неорганічні відновники, то кількість їх, визначувана окремо відповідними методами,слід відняти (у перерахунку на кисень) з результату визначення ХСК.

Що заважає вплив хлоридів (що окислюються в процесі визначення до елементного хлору) усувають маскуванням їх сульфатом ртуті (ІІ) в кількості 22,2 міліграма HgSO4- на 1 міліграм Cl-. Що утворюються дуже мало дісоційований хлорид ртуті (ІІ) достатньо стійкий навіть у присутності великої концентрації сірчаної кислоти і біхромату.

Якщо є упевненість у відсутності органічних речовин, для окислення яких потрібен каталізатор сульфат срібла, то можна провести це визначення без каталізатора і без сульфату ртуті. Іони Хлориду тоді кількісно окислюються до вільного хлору, і з отриманого результату визначення треба буде обрахувати поправку: на 1 міліграм іонів хлориду витрачається 0,23 міліграм кисню.

Заважають визначенню нітрит (часто присутні в стічних водах, що пройшли біохімічне очищення). Для їх усунення вводять в колбу по 10 міліграм сульфамінової кислоти на 3 міліграми NO2-. При кип'ячені розчину іони нітриту віддаляються у вигляді азоту, а надлишок сульфамінової кислоти переходить в сульфат амонію:

H2NSO2OH+HNO2=N2+H2SO4+H2O

H2NSO2OH+H2O=NH4HSO4

Відбирають такий об'єм аналізованої стічної води, щоб на окислення витрачалося не більше 20 мл стандартного розчину біхромату калію і щоб в ній містилося не більше 40 міліграма іонів хлориду, розбавляють до 50 мл дистильованої  водою і переносять в круглодонну колбу місткістю 300 мл. Додають 1 г сульфату ртуті (ІІ), 5 мл сірчаної кислоти, перемішують до розчинення сульфату ртуті, потім вливають 25 мл стандартного розчину біхромату калію, дуже обережно, малими порціями вливають 70 мл сірчаної кислоти, всипають 0,4-0,5 сульфату срібла, вводять в колбу декілька скляних намистин або шматочків пемзи, закривають пробкою, сполученою із зворотним холодильником, і нагрівають до слабкого кипіння, яке підтримують 2 години. Потім охолоджують, обмивають стінки холодильника 25 мл дистильованої  води і переносять вміст цієї колби в конічну колбу місткістю 500 мл, обмиваючи стінки першої колби кілька разів дистильованої водою. Додавши дистильованої  воду до об'єму 350 мл, вводять 3-4 краплі розчину фероїну і оттітровують надлишок біхромату розчином солі Мору. Проводять неодружений досвід; для цього беруть 50 мл дистильованої  води і проводять її через всі ступені аналізу.

Хімічне споживання кисню (ХСК), виражене числом міліграм кисню на 1 л стічної води, обчислюють за формулою

ХСК=                (6.1)

  де a- об'єм розчину солі Мору, витраченого на титрування в неодруженому досвіді: мл;

       b- об'єм того ж розчину, витраченого на титрування проби, мл;

       N- нормальність титруючого розчину солі Мору;

       V- об'єм аналізованої стічної води, м;

        8- еквівалента кисню.

У присутності сульфідів (а також меркаптанів, органічних сульфідів) при додаванні сульфату ртуті (ІІ) випадає чорний осад сульфіду ртуті, що не розчиняється  при подальшій обробці. У цих випадках рекомендується декілька зрадити порядок збільшення реактивів в порівнянні з описаним вище.

До 50 мл проби (або меншому її об'єму, розбавленому дистильованої  водою до 50 мл) спочатку додають 25 мл розчину біхромату, потім наливають до 5 мл концентрованою сарною кислоти і дають постояти 10-20 мін при кімнатній температурі для окислення речовин, які  легко окислюються, у тому числі і сірчистих з'єднань Потім додають 1 г сульфату ртуті (ІІ), вводять 70 мл концентрованою сарною кислоти, 0,5 г сульфату срібла і продовжують, як описано вище.

3. Визначення БСК. Метод розбавлення

Досліджувану стічну воду після двогодинного відстоювання розбавляють чистою водою, узятою в такій кількості, щоб кисню, що міститься в ній, з лишком вистачило для повного окислення всіх органічних речовин в стічній воді. Визначивши вміст розчиненого кисню в одержаній суміші, її залишають в закритій склянці на 2;3;5;10,., доби, визначаючи зміст кисню після закінчення кожного періоду часу. Зменшення кількості кисню у воді показує, скільки його за цей час витрачене для окислення органічних речовин, що знаходяться в стічній воді. Ця кількість, віднесена до 1 л стічної води, і є біохімічним споживанням кисню стічною водою за даний проміжок часу (БСК2, БСК3, БСК5, БСК10 і т.д. до БСКповн, коли поглинання кисню припиниться). Якщо проба містить нітрит, їх руйнують введенням сульфамінової кислоти.

Склад стічних вод різноманітний; дуже часто речовини, що містяться в стічних водах, сильно уповільнюють процес біохімічного окислення, а іноді надають на мікроорганізми токсична дія. Проте відомо, що мікроби можна адаптувати (пристосувати) до використання ними різних з'єднань, зокрема токсичних. При визначенні БСК стічних вод попередня адаптація мікрофлори має вирішальне значення. Для адаптації потрібен певний проміжок часу. При зараженні неадаптованою мікрофлорою лагфаза (фаза пристосування) подовжується на декілька днів, при незначній адаптації лагфаза скорочується, а у добре адаптованої мікрофлори вона відсутня.

Крім адаптації швидкість процесу залежить також від кількості мікробів, введених для зараження (інокуляції). При введенні невеликої кількості процес спочатку йде дуже поволі, і лише через двоє-троє доби, а іноді і більш, коли в склянці розвинеться достатня кількість мікробів, інтенсивність процесу зросте. Кінцевий результат зросте. Кінцевий результат буде той же, що і при зараженні великою кількістю мікробів, але він буде одержаний значно пізніше.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43242. Проектирование и исследование механизма качающегося контейнера 693 KB
  Курсовое проектирование имеет большое значение в развитии навыков самостоятельной творческой работы студентов, так как прививает им навыки научно-исследовательской работы, рационализации, изобретательства, пользования справочной литературой, ГОСТами, нормами, таблицами и номограммами, а также навыки производства расчетов и составления расчетно-пояснительных записок к проектам, их графического исполнения на чертежных листах с соблюдением всех положений, регламентируемых стандартом.
43243. Проектирование одноосного гироскопического стабилизатора на безе чувствительного элемента заданного типа 1.98 MB
  Качка основания Частота вибраций Гц Угловое движение Расположение оси стабилизации Частота Гц Амплитуда град. 2 частотами и амплитудами происходит вокруг осей отмеченных символом x; ось стабилизации расположена параллельно оси указанной в табл. ВВЕДЕНИЕ Системы гироскопической стабилизации различных видов применяются в навигационных устройствах и системах управления кораблей и ЛА а также в системах ориентации антенн телескопов и других приборов установленных на движущихся объектах.
43244. Процесс синхронизации телевизора LG и компьютера 2.36 MB
  Данное напряжение получается в схеме платы сопряжения из питающего напряжения 5Вольт логических элементов микросхем. Сторона элементов В таблице 4 отразим перечень элементов используемых в разработанной плате сопряжения ПК с телевизором. Таблица 4 Перечень элементов схемы электрической принципиальной сопряжения ПК с телевизором Поз. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ Расчет надежности чаще всего сводится к определению числовых значений наработки на отказ Т0 и вероятности безотказной работы Рt по известным интенсивностям отказов элементов.
43245. Расчёт ПОТС и ЦРБ 605.5 KB
  Техническая служба ГПС включает систему управленческих, производственно-технических и оперативных подразделений, организуемых в целях технического и материального обеспечения оперативно-служебной и хозяйственной деятельности пожарной охраны.
43246. Проектирование технологического процесса изготовления детали типа «корпус редуктора» в условиях крупносерийного производства 1.25 MB
  Курсовой проект является большой самостоятельной работой будущего технолога, направленной на решение конкретных задач в области совершенствования технологии, организации производства и улучшение технико-экономических показателей работы участка. Наряду с этим курсовое проектирование закрепляет умение студента пользоваться справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, нормами и расценками умело, сочетая справочные данные с теоретическими знаниями, полученными в процессе изучения курса. Проект закрепляет, углубляет и обобщает знания, полученные студентами во время лекционных и практических знаний.
43247. Моделирование процесса функционирования ВЦ при условии, что обработать необходимо 100 заданий 2.02 MB
  После обработки на процессоре как коротких так и длинных заданий производится вывод результатов на печать в течение 2 1 мин. Смоделировать процесс функционирования ВЦ при условии что обработать необходимо 100 заданий. Определить число коротких и длинных заданий ожидающих обработки а также число обработанных коротких заданий и коэффициент загрузки процессора.
43248. Проектирование стальной промежуточной опоры с исходными данными для проектирования 902.5 KB
  Характеристика провода. Нахождение исходного режима работы провода. Общая характеристика воздушной линии электропередач Воздушная линия электропередачи ВЛ служит для передачи и распределения электрической энергии по проводам расположенным на открытом воздухе и прикрепленным к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях при помощи изоляторов и арматуры. Основными элементами воздушных линий являются провода изоляторы линейная арматура опоры и фундаменты.
43249. РОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИК РАДІОТЕХНІЧНИХ СИГНАЛІВ 226.5 KB
  Розрахунок параметрів первинного аналогового сигналу.Розрахунок параметрів сигналу аналогової модуляції. Розрахунок параметрів первинного цифрового сигналу. Розрахунок параметрів сигналу дискретної модуляції.
43250. Доходи Державного бюджету України 185 KB
  Характеристика доходів державного бюджету. Соціальноекономічна суть призначення і роль доходів Державного бюджету України. Джерела надходжень державного бюджету.Аналіз та склад доходів бюджету за перше півріччя 20092010рр. Одержавлення національного доходу здійснюється державою різними методами. Основним методами, які використовуються органами державної влади для перерозподілу національного доходу та утворення бюджетних доходів, являються податки, державний кредит та емісія грошей.