Информация о готовой работе

Бесплатная студенческая работ № 7144

Охрана атмосферы

1. Строение атмосферы, гидросферы и литосферы.

Атмосфера - газообразная оболочка Земли. К ней относятся: атмосферный воздух; газы, растворенные в поверхностных и подземных водах; газовая составляющая почв, а также газы, выделяющиеся из горного массива, которые прямо или косвенно влияют на жизнедеятельность живых организмов. Атмосфера распространяется над Землей до 2 000 км; это от радиуса Земли. Функции атмосферы: Регулирование климата Земли. Поглощение солнечной радиации. Пропускает тепловое излучение Солнца. Сохраняет тепло. Является средой распространения звука. Источник кислородного дыхания. Формирование влагооборота, связанного с образованием облаков и выпадением осадков. Формирующий фактор литосферы (выветривание).

Атмосфера делится на: Тропосфера - граница до 10 - 12 км. Стратосфера - граница до 55 км от тропосферы. Мезосфера - граница до 85 - 90 км от стратосферы. Термосфера - граница до 150 км от мезосферы. Экзосфера - граница до 800 - 2 000 км от термосферы.

Состав атмосферы. В настоящее время состав атмосферы находится в состоянии динамического равновесия, что достигается деятельностью живых организмов. На высоте 100 - 120 км чаще всего встречаются азот и кислород; на высоте 400 км находится кислород в атомарном состоянии (с одним свободным электроном); на высоте 600 - 1600 км чаще всего встречают гелий; выше преобладает водород. В нижних слоях атмосферы (до 25 км) встречаются CO2, углеводороды CxHy, диоксид серы SO2, оксиды азота NxOy и др. Одной из характеристик атмосферы является влажность. Влажность атмосферного воздуха определяется его насыщенностью водяными парами. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (1,5 - 2,0 км), где концентрируется примерно 50 % влаги. Количество водяного пара в воздухе зависит от его температуры: чем выше температура, тем больше влаги содержит воздух. Однако при любой конкретной температуре воздуха существует определенный предел его насыщенния парами воды, который является максимальным. Обычно насыщение воздуха парами воды не достигает максимума, и разность между максимальным и текунщим насыщением носит название дефицита влажности, или недостатка насыщения. Дефицит влажности - важнейший экологический параметр, поскольку он характеризует сразу две величины: температуру и влажность. Чем выше дефицит влажности, тем суше и теплее, и наоборот. Известно, что повышение дефицинта влажности в определенные отрезки вегетационного периода способствует интенсивному плодоношению растений, а у насекомых приводит к усиленному разнмножению вплоть до так называемых демографических УвспышекФ. На анализе динамики дефицита влажноснти основаны многие способы прогнозирования различных явлений среди живых организмов. Температура на поверхности земного шара определяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излучением. Известно, что количество тепла, падающего на горизонтальную поверхность, прямо пропорционально синусу угла стояния Солнца над горизонтом, поэтому наблюдаются суточнные и сезонные колебания температуры. Чем выше широта местности, тем больше угол наклона солнечнных лучей и тем холоднее климат. Одним из инструментов атмосферы, влияющих на экологию Земли является ветер. Причина возникновения ветра - неодинаковый нагрев земной поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой поток направлен в сторону меньшего давления, т.е. туда, где воздух более прогрет. Сила вращения Земли воздействует на циркуляцию воздушных масс. В приземном слое воздуха их движение оказывает влияние на все метеорологические элементы климата: режим температуры, влажности, испарения с повернхности Земли и транспирацию растений. Ветер - важнейший фактор переноса и распределения применсей в атмосферном воздухе. Наблюдаются длительные периоды (циклы) преобладающей атмосферной циркунляции продолжительностью в несколько десятков лет. Эти циклы меридианальной, широтной циркуляции периодически сменяются с востока на запад, с севера на юг, а также в противоположных направлениях. С типами атмосферной циркуляции иногда связывают периоды одновременной активности многих видов животных, например, периоды вспышек массового размножения насекомых. Скорость и направление движения воздушных масс могут изменяться в зависимости от рельефа, времени суток и других факторов. Вертикальное двинжение масс воздуха - сложный природный процесс, который может характеризоваться температурной стратификацией - изменением температуры воздуха с высотой. Давление атмосферы. Нормальным считается давление 1кПа, соответствующее 750,1 мм рт.ст. В пределах земного шара существуют постоянно обласнти низкого и высокого давления, причем в одних и тех же точках наблюдаются сезонные и суточные колебанния давления. Различают также морской и континентальный типы динамики давления. Периодинчески возникающие области пониженного давления, характеризующиеся мощными потоками воздуха, стренмящегося по спирали к перемещающемуся в пространстве центру, носят название циклонов. Цикнлоны отличаются неустойчивой погодой и большим количеством осадков.

Литосфера - это твердая внешняя оболочка Земли, земная кора. Мощность Земной коры под океаном - 5 - 20 км; под континентом - 70 км. В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Почва - это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений. Важннейшее свойство почвы - ее плодородие, которое определяется физическими и химическими свойстванми почвы. Почва - трехфазная среда, включающая твердые, жидкие и газообразные компоненты. Она представляет собой продукт физического, химическонго и биологического преобразования горных пород, т.е. формируется в результате сложного взаимодействия климата, растений, животных и микроорганизмов. Сама почва постоянно развивается и изменяется, вследнствие чего существует большое разнообразие ее типов. В результате перемещения или превращения венщества почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых представляет профиль почвы. Во всех типах почв самый верхний горизонт имеет более или менее темный цвет, зависящий от количества органического вещества. Этот горизонт называется гумусовым или перегнойно-аккумулятивнным. Он может иметь зернистую, комковатую или слоистую структуру. Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы, т.к. в нем осуществлянются сложные обменные процессы, в результате которых образуются элементы питания растений. Выше гумусового горизонта иногда располагаетнся подстилка или дерн, состоящий из разлагающихся растительных остатков и способствующий накопленнию влаги и питательных веществ в почве, а также влияющий на тепловой и воздушный режимы почвы. Под гумусовым горизонтом обычно залегает манлоплодородный подзолистый горизонт вымывания (в черноземных и темных почвах этот горизонт отсутнствует). Еще глубже расположен иллювиальный горизонт (горизонт вмывания), в него вмываются и в нем накапливаются минеральные и органические вещества из вышележащих горизонтов. Еще ниже залегает материнская горная подстилающая порода, на которой формируется почва. Все горизонты представляют собой смесь органинческих и минеральных элементов. Свыше 50% минерального состава почвы прихондится на кремнезем ( Si02), около 1 - 25% - на глинозем ( Al2O3), 1 - 10% - на оксиды железа (Fe2O3), 0,1 - 5% - на оксиды магния, калия, фосфора, кальция (Mg0, К2О, P205, Са0). Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, включают углеводы (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза), белковые венщества, жиры, а также конечные продукты обмена у растений - воск, смолы, дубильные вещества. Органинческие остатки в почве разрушаются (минерализуются) с образованием более простых (вода, диоксид углерода, аммиак и др.) веществ или превращаются в более сложные соединения - перегной, или гумус. Одна из наиболее важных характеристик почвы - ее механический состав, т.е. содержание частиц разнной величины. Установлены четыре градации механического состава: песок, супесь, суглинок и глинна. От механического состава почвы зависят ее водопроницаемость, способность удерживать влагу, проникновение в нее корней растений и др. Кроме того, каждая почва характеризуется плотностью, тепловынми и водными свойствами. Большое значение для почвы имеет аэрация, т.е. ее насыщенность воздухом и способность к такому насыщению. Химические свойства почвы зависят от содержанния минеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов. Некоторые ионы являются для растений токсичными, другие - жизненно необхондимыми. Концентрация ионов водорода (рН) в среднем близка к нейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. В известковых (рН 8) и засонленных почвах (рН 4) развивается только специфическая растительность. Обитающее в почве множество видов растительных и животных организнмов активно влияет на ее физико-химические характеристики.

Гидросфера - это водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая в виде осадков. Вода занинмает преобладающую часть биосферы. Из 510 млн. км2 общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км2 (71%). Океан - главный приемник и аккумулятор сонлнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Основными физическими свойствами водной сренды являются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется подвижностью в пространнстве, что способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических характериснтик. Водные объекты характеризуются температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный режим имеет существеннные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью опреденляется ее прозрачностью (мутностью). От этих свойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органическонго вещества, которое возможно лишь в пределах эвфотической зоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза преобладают над процессами дыхания. Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде взвешеннных веществ органического и минерального происхожндения. Из наиболее значимых для живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды - содержание в ней раствореннных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных вондах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая металлы. Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, идунщий на дыхание водных организмов. Жизнедеятельность и распространение организнмов в воде зависят от концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды - гидробионты приспособинлись к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие - щелочную, третьи - нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного воздействия, ведет к гибенли гидробионтов или к замещению одних видов другими.

2. Трофические цепи и трофические сети.

Живые организмы, входящие в состав биоценоза в экосистеме, неодинаковы с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества и энергии. В отличие от растений и бактерий животные не способны к реакциням фото- и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную анергию опосредованно - через органичеснкое вещество, созданное фото- и хемосинтетиками. Таким образом, в биоценозе образуется цепочка послендовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическая цепь (от греческого УтрофеФ - питаюсь). Поскольку растения строят свой организм без посредников, их называют самопитающимися, или автотрофами. Так как будучи автотрофами, они сонздают первичное органическое вещество из неорганического, они являются продуцентами. Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, используют органику, созданную автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют гетеротрофами, что означает Упитаемый другимиФ, а также консументами (от лат. УконсумоФ - потребляю). Однако далеко не все организнмы для удовлетворения своих физиологических потребностей ограничиваются потреблением растительной пищи, строя белки своего тела непосредственно из белков растений. Плотоядные животные используют животные белки со специфическим набором аминонкислот. Они тоже являются консументами, но, в отличие от растительноядных, - консументами вторичными, или второго порядка. Но и на этом трофическая цепь не всегда заканчивается, так как вторичный консумент может служить источником питания для консумента третьего порядка и т.д. Но в одной трофинческой цепи не бывает консументов выше пятого порядка вследствие рассеяния энергии. В процессе питания на всех трофических уровнях появляются УотходыФ. Зеленые растения ежегодно частично или полностью сбрасывают листья. Значинтельная часть организмов по тем или иным причинам постоянно отмирает. В конечном итоге так или иначе созданное органическое вещество должно частично или полностью замениться. Эта замена происходит благодаря особому звену трофической цепи - редуцентами (от лат. УредукциоФ - возврат). Эти организмы - преимущественно бактерии, грибы, простейшие, мелнкие беспозвоночные - в процессе жизнедеятельности разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ. Минеральные вещества, а также диоксид углерода, выделяющийся при дыхании редуцентов, вновь возвращаются к продуцентам. Разные уровни питания в экосистеме называют трофическими уровнями. Первый трофический уровень образуют продуценты, второй - первичные консументы, третий - вторичные консументы и так далее. Многие животные питаются более, чем на одном трофическом уровне, поедая как растения, так и пернвичных консументов или как первичных консументов, так и вторичных. Таким образом, в экологической системе компоненты биоценоза выполняют различные экологические роли: фитоценоз автотрофен и состоит из продуцентов, в биоценоз входят гетеротрофные консументы пяти уровней и редуценты, в составе микробиоценоза - автотрофные хемосинтетики и гетенротрофные редуценты. Но все они представляют собой звенья трофических цепей. Разные трофические цепи, в свою очередь, связанны между собой общими звеньями, образуя очень сложную систему, называемую трофической сетью. Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновренменно цепь энергетическая, т.е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям. Поток энергии через экосистему можно измерить в различных ее точках, установив тем самым, какое количество солнечной энергии содержится в органинческих веществах, образованных в процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в раснтительном материале, может использовать растительноядное животное; какую часть этой энергии успевает использовать растительноядное, прежде, чем его съедает плотоядное, и так далее, от одного трофинческого уровня к другому.

3. Антропогенная деятельность как источник помех.

В настоящее время на Земле практически не осталось экологических систем, не подверженных в той или иной мере влиянию человека. Влияние челонвека на экосистемы в процессе техногенеза весьма интенсивно, поскольку своей деятельностью он создает направленные помехи в механизмах естественной обнратной связи. Они отличаются от естественных помех и неявляются инструментом отбора, поскольку в процессе эволюции организмы к ним не приспособинлись и приспособиться, как правило, не успевают, за исключением видов, дающих десятки поколений в год (например, растительноядные клещи при постоянном воздействии ядохимикатов способны образовывать невосприимчивые к токсическому воздействию расы за счет отбора особей, наследственно устойчивых к данному веществу, иначе говоря - мутантов). Отклонение от нормы некоторых параметров сренды в результате антропогенного воздействия зачастую выходят за пределы, отвечающие нормам реакции организмов на эти параметры. Так, применение гербинцидов (веществ, уничтожающих сорняки) вносит помехи в биогеоценоз в целом. Трава, являюнщаяся и продуцентом, и средообразователем, и источником энергии для последующих трофических звеньев, погибает под воздействием гербицидов. С ее гибелью исчезают экологические ниши насекомых. Все это прямо сказывается на их популяциях: нарушанется режим обитания, питания, часть особей погибает, а оставшаяся часть оказывается в условиях, неблагопнриятных для размножения, и возможность свободного и случайного обмена генетической информацией (пан-миксия) становится ограниченной. Наконец, и на уровне отдельной особи происходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, часть оказывается к ним толерантной, а у части отменчаются изменения в хромосомах (мутации), меняющие наследственность. В рассмотренном примере наблюданются разрывы в каналах обратной связи при передаче информации от особи к популяции, а от нее к биоценонзу. Применение ядохимикатов создает так называенмые частичные помехи, которые разрушают лишь отдельные звенья в отдельных трофических и энергентических цепях, не разрушая пищевых сетей в целом. К полной деградации всей экологической системы они обычно не приводят. Выброс в атмосферу ксенобиотиков (чуждых окружающей среде веществ) или превышение естенственного уровня некоторых компонентов атмосферы меняет соотношение газов воздуха и создает помехи реакциям фотосинтеза, а в некоторых случаях просто убивает листву. Повышение содержания в почнве индустриальных райнов марганца, хрома, никеля, меди, кобальта, свинца снижает первичную продукнтивность. Подобные помехи ведут к разрушению экосистемы в целом, так как уничтожается основной трофический уровень - биопродуценты. В этом случае говорят о предельных помехах. Вырубка леса или распашка целинной степи полностью ликвидируют экосистемы и в лучшем случае приводит к возникновению на их месте новых, а в худшем - к эрозии почв. За разрушением экосистем в конечном итоге может последовать и разрушение биосферы в целом или резкое снижение ее продуктивности. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение ландшафтов горными выработками и урбанизация снижают общую биомаснсу фотосинтетиков и нарушают непрерывность биотического круговорота на значительных террито риях. Помехи могут действовать не только быстро, но и постепенно, прерывая поток информации между отдельными звеньями пищевых цепей. С экологических позиций антропогенное загрязнение окружающей среды представляет собой комплекс помех в экосистемах. Бездействующих на потоки энергии и информации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи не являются периодическими и часто превышают нормы реакции живых организмов, поэтому в отличие от естественных помех они ведут не к естественному отбору, а к массовой гибели организнмов. Загрязнение среды - сложный многообразный процесс. Отходы производства оказываются обычно там, где их раньше не было. Многие из них химически активны и способны взаимодействовать с молекулами, входящими в состав тканей живого организма. Непосредственными объектами загрязнения (акнцепторами) служат основные компоненты биотопа (местообитание биотического сообщества): атмосфера, гидросфера, литосфера. Косвенными объектами зангрязнения (жертвами) являются составляющие биоценоза - растения, животные, микроорганизмы. Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них промышленные предприятия, теплоэнергентический комплекс, транспортные и бытовые отходы, отходы животноводства, а также химические вещестнва, намеренно вносимые человеком в экосистемы для защиты от вредителей, болезней и сорняков. Среди ингредиентов загрязнений - тысячи химинческих веществ, особенно металлы и оксиды, токсины, аэрозоли. Загрязнителем может быть любой физичеснкий агент, химическое вещество и биологический вид (микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации - предельных еснтественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время. Различают антропогенные загрязнители, разруншаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговонроты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты и накапнливаются в пищевых цепях и в биотопах. Загрязнение означает не просто внесение в атмосферу, почву и воду тех или иных чуждых им компоненнтов. В любом случае воздействию подвергается биогеоценоз в целом. Кроме того, избыток или недостанток одних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществ означает изменение режимов экологических факторов или их составов, отклоняющихся от требований экологической ниши того или иного организма (или звена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, снинжается интенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза в целом. Итак, загрязнение окружающей среды есть вненсение в экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговонрот веществ, их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего экосистема разрушается или снижает свою продуктивность. Отрицательное влияние изменения качества внешнней среды на метаболизм живых организмов получило название Уэкологической ловушкиФ. Наиболее яркинми примерами являются воздействие на физиологические процессы в организме человека метилртути (болезнь УМинаматаФ), а также влияние некоторых пестицидов. В свое время создание высокоэффективного ядонхимиката для борьбы с вредителями растений - дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) - было отмечено Нобелевской премией, поскольку его применение сунлило реальную возможность сохранять урожайность агроценозов и лесные насаждения. Мировое производнство ДДТ в течение почти 30 лет достигало ежегодно 100 тыс.т. Препараты ДДТ создавали помехи в экосиснтемах для экономически вредных консументов и защищали урожаи. Но и сам препарат, и некоторые его примеси помимо токсичности для теплокровных жинвотных, способны прогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. При содержании в воде пренпарата ДДТ в дозировке 0,0014 частей на миллион его содержание в планктоне составляет уже 5,0 частей на миллион, а в мышцах рыб - 221 часть, т.е. при прохождении его по трофической цепи происходит концентрирование более чем в 10 тыс. раз! Когда этот факт был установлен, практически все страны мира (за исключением Китая и некоторых других развиваюнщихся стран) подписали Конвенцию о запрещении производства и применения ДДТ. Последствия загрязнения далеко не всегда ощунщаются сразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые. Важна своевременная косвенная индикация загрязнения в начальные моменты его воздействия. Загрязнение - это не только выброс в природную среду вредных веществ. При отводе воды от систем охлаждения в естественные водоемы происходит изменнение естественного режима температуры, т.е. тепловое загрязнение. В качестве загрязнения можно рассматнривать и отклонение от оптимальных параметров уровней шума, освещенности, радиоактивности. В качестве системы помех следует рассматривать разрушение биогеоценозов при открытой добыче полнезных ископаемых, регулировании водотоков, осушении, эрозии почв. Источником помех являются шахтные отвалы и терриконы, в которых идут сложные физико-химические процессы с выделением вреднных веществ в атмосферу, воду и почву. Среди загрязнений выделяют механическое, химическое, физическое, биологическое, микробиолонгическое. Механическое заключается в засорении среды агентами, оказывающими лишь механическое воздейнствие без физико-химических последствий; химическое - в изменении естественных химических свойств сренды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствунющих в ней или в концентрациях, превышающих норму. Загрязнение физическое подразделяют на: тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздунха, отходящих газов и воды; световое - нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, привондящее к аномалиям в жизни животных и растений, или снижения уровня естественной освещенности из-за задымленности нижних слоев атмосферы; шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шумов сверх природного уровня; электромагнитное, появляющееся в результате изнменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некотонрых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и локальным геофизическим аномалиям и изменениям в биологических структурах; радиоактивное, связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Биологическое и микробиологическое загрязннение возникает случайно или в результате хозяйственной деятельности человека. Все эти различные по происхождению и характенру воздействия факторы имеют один объединяющий их признак: они являются помехами в экологических системах и популяциях и ведут к одному и тому же результату - снижению продуктивности популяции, затем экосистемы в целом, а далее - к их распаду. Рассматривая процесс загрязнения в широком смысле, с позиций теории помех, его можно классифинцировать следующим образом: ингредиентное загрязнение как совокупность веществ, количественно или качественно чуждых еснтественным биогеоценозам; параметрическое загрязнение, связанное с изнменением качественных параметров окружающей среды; биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов; стациально-деструкционное загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и эконлогических систем в процессе природопользования. Последствия загрязнения среды кратко можно обозначить следующим образом: Загрязнение среды есть процесс нежелательнных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере. Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы в целом, включая воздействие на физико-химические параметры среды. Вследствие загрязнения теряются плодороднные земли, снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом. Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудншению физического и морального состояния человека как главной производительной силы общества. Защита окружающей среды от загрязнения - одна из ключевых задач в общей проблеме оптимизанции природопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущих поколений людей. Воздействие человека на биосферу на всех этапах его взаимодействия с природой служило источником помех. Первоначально оно сводилось к воздействию человека как биологического вида; затем наступил период сверхинтенсивной охоты без изменения экосиснтем, сменившийся изменением экосистем через естественно идущие процессы - пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т.п. На следующем этапе изменение экосистем интенсифицировалось путем раснпашки и широкой вырубки лесов. Наконец, современный период характеризуется глобальным изнменением всех экологических компонентов биосферы в целом. Воздействие человека на биосферу сводится к четырем основным формам: изменение структуры земной поверхности (раснпашка степей, вырубка лесов, мелиорация, создание искусственных озер и морей и другие изменения режинма поверхностных вод и т.д.); изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископаенмых, создание отвалов, выброс различных веществ в атмосферу и водные объекты, изменение влагооборота); изменение энергетического, в частности, теплонвого баланса отдельных районов земного шара и всей планеты; изменения, вносимые в биоту в результате истребления некоторых видов, создание новых пород животных и сортов растений, перемещение их на новые места обитания. В настоящее время человек эксплуатирует более 55% суши, использует около 13% речных вод, сводит леса в среднем до 18 млн.га в год. В результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс.км2 земель в год, при этом 15% всей мировой суши уже деградировало из-за вмешательства человека. При строительных и горных работах перемещается более 4 тыс.км3 породы в год, извлекается из недр Земли ежегодно 100 млрд.т руды, сжигается 7 млрд.т условнного топлива, выплавляется более 800 млн.т различных металлов, рассеивается на полях свыше 500 млн.т минеральных удобрений и более 4 млн.т ядохимикантов, треть которых смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в атмосфере. В настоящее время в практике используется до 500 тыс. химичеснких соединений, из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсичнны. Несовершенство современной технологии не познволяет полностью перерабатывать минеральное сырье. Большая его часть возвращается в природу в виде отходов. Готовая продукция составляет всего лишь 1 - 2% от используемого сырья, а все остальное идет в отходы, что свидетельствует о неразумном подходе к природным ресурсам. Ежегодно в биосферу поступает более 30 млрд.т отходов: бытовых и промышленных, жидких, твердых и газообразных, загрязняющих атнмосферу, гидросферу и литосферу.

4. Кислотные дожди.

Сера - это важный биофильный элемент. В животнных тканях она находится в составе белков и аминокислот, а в растительных - в составе эфирных масел. Основным природным источником серы служат вулканы, с выбросами которых в атмосферу поступанют диоксид серы, сероводород и элементная сера общим количеством 4 - 16 млн.т (в пересчете на диоксид серы). Кроме того, сероводород является продуктом жизнеденятельности бактерий - хемосинтетиков, обитающих на суше и в океане. В виде сульфат-иона сера содержится в природных водах, средняя его концентрация составнляет 2,65 мг SO4/1 г Н20. В составе многих минералов (уголь, нефть, железные, медные и другие руды) неорнганическая сера встречается в земной коре. В атмосфере соединения серы претерпевают целый ряд превращений (см рисунок ниже). Сероводород последонвательно, в ряд ступеней, окисляется до диоксида серы, который, в свою очередь, тоже окисляется до серного ангидрида в результате фотохимического и радикального механизмов его взаимодействия с комнпонентами атмосферы, причем эти процессы существенно ускоряются в присутствии оксидов азота или углеводородов, а также оксидов железа, алюминния, хрома и других металлов. Атмосферная влага тоже способствует окислению диоксида в триоксид: в дождливую или туманную погоду время существованния атмосферного диоксида серы не превышает 50 - 60 мин.

Триоксид серы легко взаимодействует с частицанми атмосферной влаги и образует растворы серной кислоты. Реагируя с аммиаком или ионами металлов, присутствующими в атмосферной влаге, серная кислонта частично переходит в соответствующие сульфаты. В основном это сульфаты аммония, натрия, кальция. Образование сульфатов происходит и в процессе окиснления на поверхности твердых частиц, взвешенных в воздухе. Образовавшиеся сульфаты сохраняются в атнмосфере не более 5 дней. Значительная часть соединений серы оседает на землю с атмосферными осадками. Таким образом, из атмосферы сера снова попадает в гидросферу и в почву. Дождевая вода всегда имеет более кислую реакцию, чем поверхностные воды, ее рН составляет 5,6. В естественном цикле подобным путем обеспечивается необходимое подкисление почвы и почвенных раствонров, позволяющее трансформировать минеральные питательные вещества в доступную для растений раснтворимую форму. Однако уже к 1976 г. 65% всех поступлений серы в атмосферу имело антропогенное происхождение, из них 95% приходилось на диоксид серы. Таким обранзом, поступление серы из природных источников было превышено более чем в два раза. Сернистый ангидрид в промышленности образуются при сжигании угля и нефти и при обжиге сульфидных руд меди, никеля, свинца, цинка. Соединения серы содержатся и в вынбросах автотранспорта. В первые моменты после выброса диоксида серы в атмосфере практически отсутствуют частицы серной кислоты и сульфатов. Со временем доля SO2 в воздухе уменьшается, одновременно растет доля серы в виде серной кислоты и сульфатов. Количество серной кислоты в атмосфере достигает максимума спустя 10 часов после выброса, а сульфатов - через 30 - 40 часов. В северном полушарии выбросы SO2 оцениваются в 136 млн.т в год, в южном - 10 млн.т в год. Повышение содержания диоксида и триоксида серы в атмосфере привело к появлению кислотных дождей (рН около 4). Кислотный дождь - одна из наиболее тяжелых форм загрязнения окружающей среды. Максимальный отнрицательный эффект кислотные дожди и газовые выбросы наносят атмосфере, а через нее - флоре и фауне. Этим же путем загрязняются водоемы. Под воздействием кислотных дождей закисляются почвы, что приводит к нарушению ионообменных процессов и буферных свойств почвы. Помимо этого в закисленной почве облегчается переход металлов из почвы в раствонренную форму, доступную для растений, таким образом растения могут с почвенными растворами получать токсичные для них и большинства живых организмов металлы - цинк, железо, марганец, алюминий. Этим же путем интенсифицируется процесс выделения в почве сероводорода, токсичного для растений и микронорганизмов.

5. Оценка загрязнения воздушного бассейна.

Для оценки загрязнения воздушного бассейна необходимо рассчитать фактор опасности загрязнения, который рассчитывается по формуле: , где j - фактор опасности загрязнения, Ci - физическая концентрация загрязняющего вещества (мл г/м3), ПДК - предельно допустимая концентрация вещества; верхний предел лимитирующий факторы среды, при которых их содержание не выходит за допустимые пределы экологической ниши человека, т.е. концентрация, которую может человек переносить без ущерба для здоровья. Значения ПДК утверждаются законодательно. Если j больше 1, то существует опасность загрязнения воздушного бассейна. Если j меньше либо равно 1, то фактическая концентрация загрязняющих веществ не превышает установленных нормативов. Для специально охраняемых территорий j не должно превышать 0.8. Т.к. на организм действует не одно, а несколько веществ, то говорят об эффекте суммации:

При оценки опасности загрязнения следует учитывать фоновую концентрацию - это загрязняющие вещества от других источников: , где Сфi - фоновая концентрация. Одним из факторов, который влияет на загрязнение воздушного бассейна, является перенос и рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере. На рассеивание влияют скорость и направление ветра, температурная стратификация атмосферы, температура воздуха в момент выброса, осадки и др. факторы. Наиболее важная характеристика атмосферы - устойчивость. Устойчивость - это способность препятствовать вертикальным движениям и сдерживать турбулентность. В этом случае загрязняющие вещества, выброшенные вблизи поверхности, будут задерживаться в местах выброса. Устойчивость зависит от изменений температуры воздуха с высотой - температурной стратификацией. Выделяют три типа состояния атмосферы: Безразличная - изменение температуры на 10 на каждые 100 м. Неустойчивая - падает более чем на 10 на каждые 100 м. Устойчивая - менее чем на 10 на каждые 100 м. Это состояние наименее благоприятное для интенсивного рассеивания. При оценки рассеивания загрязняющих веществ температурная стратификация учитывается с помощью коэффициента А, который изменяется от 140 до 250 для различных районов. На распространение оказывает влияние температура атмосферы в момент выброса, tГВС. По этому признаку все выбросы делят на УхолодныеФ и УгорячиеФ. УХолодныеФ - если разница между температурой выброса и температурой атмосферы приблизительно равна нулю, . УГорячиеФ - если разница между температурой выброса и температурой атмосферы больше нуля, . На распространение загрязняющих веществ влияет скорость ветра. УОпаснаяФ скорость ветра определяется конкретным источником, чем меньше скорость ветра, тем она опасней. Каждый источник выброса характеризуется определенными параметрами: Объем газовоздушной смеси - V [m3/c]: , где D - диаметр источника [m]. Скорость выхода смеси - W [m/c]. Температура смеси - t [0C]. Интенсивность выброса смеси - M [г/с]. Высота источника - H [m]. Диаметр устья источника - D [m].

УОпаснаяФ скорость ветра, Um, определяется через безразмерную величину , причем для УгорячихФ и УхолодныхФ источников по разным формулам. Для УгорячихФ выбросов: . В соответствии с определяют Um: Um=0,5 м/с, при ; Um= м/с, при ; Um= м/с, при , где .

Для УхолодныхФ выбросов: . В соответствии с определяют Um: Um=0,5 м/с, при ; Um= м/с, при ; Um= м/с, при .

Для определения фактора опасности загрязнения j необходимо определить максимальную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое Cmax: , где A - коэффициент температурной стратификации; M - интенсивность выброса; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в воздухе, который определяется как: F=1, для газообразных примесей F=2, для мелкодисперсных аэрозолей при степени очистки 90% F=2,5, для мелкодисперсных аэрозолей при степени очистки от 90% до 75% F=3, при отсутствии очистки или степени очистки менее 75%; H - высота источника; V - объем газовоздушной смеси; - разность температур; m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси, которые рассчитываются следующим образом: m при f<100 , при f100 ; n=1 при , при , при . Для оценки опасности загрязнения необходимо рассчитать Cmax, максимальную концентрацию загрязняющего вещества в приземном слое, для каждого загрязняющего вещества и сопоставить их с соответствующими ПДК: . Для двух источников рассчитывают Cmax для каждого из источников. Если опасность загрязнения j больше единицы, то необходимо рассчитать ПДВ (предельно допустимый выброс): , где изменяется от единицы до четырех, в зависимости от местности, где произошел выброс.

Если компоненты обладают эффектом суммации, то следует определить опасность загрязнения с учетом этого эффекта. Для этого необходимо определить расстояние Xmax от источника, на котором будет образовываться Cmax: , где F - коэффициент осаждения; H - высота источника; d - параметр, учитывающий условия выброса: .

В точке Xmax2 Cmax будет увеличиваться на некоторую величину от первого источника. Установить эту величину можно с помощью коэффициента S, его определяют по графику в соответствии с величиной , для Xmax1, где a - расстояние между источниками. Тогда опасность загрязнения для Xmax1 пересчитывается по следующей формуле: , где C2=S2*Cmax2. Как уже было сказано ранее S2 определяется по графику. Для Xmax2: C1=S1*Cmax1, где S1 определяют по графику исходя из параметра и соответственно .

6. Подготовка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

При расположении промышленных предприятий в гонродах или вблизи них, а также при решении о совместной очистке сточных вод группы предприятий промышленной зоны и близлежащего жилого массива загрязненные производственные воды могут сбрасываться в городскую водоотводящую сеть. Очистка смеси бытовых и производстнвенных сточных вод в этом случае осуществляется на единых очистных сооружениях. В связи с тем что в сточнных водах промышленных предприятий могут содержатьнся специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводящую сеть ограничен комплексом требований, установленных УПравилами приема производственных сточных вод в системы канализации населенных пункнтовФ (М., ЛКХ, 1987). Выпускаемые в водоотводящую сеть производственнные сточные воды не должны: превышать расходы сточных вод и содержание взвеншенных, всплывающих веществ, установленные для коннкретного промышленного предприятия; нарушать работу сетей и сооружений; содержать вещества, которые способны засорять трунбы водоотводящих сетей или отлагаться на стенках труб: оказывать разрушающее действие на материал труб и элементы очистных сооружений; содержать горючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовывать взрывоопаснные смеси в водоотводящих сетях и очистных сооруженниях; содержать вредные вещества в концентрациях, пренпятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем (с учетом эффективности очистки); иметь температуру выше 40�С; иметь рН за пределами 6,5 - 9; содержать опасные бактериальные загрязняющие венщества; иметь ХПК, превышающую БПКполн более чем в 1,5 раза. Производственные сточные воды, не удовлетворяющие указанным требованиям, должны подвергаться предванрительной очистке. Степень этой очистки должна быть согласована с организациями, проектирующими очистные сооружения населенного пункта. Объединение сточных вод, способных вступать в хинмические реакции с выделением ядовитых или взрывонопасных газов и образовывать эмульсии, а также имеюнщих большое количество нерастворенных веществ, не допускается. Запрещаются залповые сбросы сильноконцентрированных производственных сточных вод. При значительных колебаниях их состава в течение суток необходимо предусматривать емкости - усреднители, обеснпечивающие равномерный выпуск воды. Сточные воды, в которых могут содержаться радионактивные, токсичные и бактериальные загрязнения, пенред выпуском в городскую водоотводящую сеть должны быть обезврежены и обеззаражены. Выпуск концентринрованных маточных и кубовых растворов непосредственнно в водоотводящую сеть запрещается. Незагрязненные сточные воды принимают в городскую сеть в тех случаях, когда необходимо разбавление сильноконцентрированнных загрязненных стоков. Ограничение приема незагрязнненных сточных вод обусловлено нецелесообразностью перегрузки городской сети водой, которая не требует очинстки и может быть использована на производстве или спущена в водосточную сеть. При наличии в производстнвенных сточных водах только минеральных загрязнений выпуск этих вод в городские коллекторы также нецеленсообразен, так как после локальной обработки эти воды могут быть использованы в производстве или выпущены в водоем. Во избежание коррозии водоотводящих коллекторов и очистных сооружений или нарушения процессов биолонгической очистки кислые и щелочные производственные сточные воды при спуске в водоотводящую сеть следует либо нейтрализовать, либо усреднять. Для обеспечения нормальной работы городских очинстных сооружений при совместной очистке производственнных и бытовых сточных вод необходимо соблюдать ряд условий. Очищаемая смесь этих сточных вод в любое время суток не должна иметь: температуру ниже 6 и вынше 30�С; активную реакцию среды ниже 6,5 и выше 8,5; общую концентрацию растворенных солей более 10 г/л; нерастворенных масел, смол, мазута; биологически трудноокисляемых органических веществ и УжесткихФ ПАВ; концентрацию вредных веществ, превышающую предельно допустимую концентрацию (ПДК); веществ, для которых не установлены ПДК в воде водоемов, и др. Допустимое содержание органических веществ, оценинваемых по ВПК, должно определяться расчетом. При этом ВПК производственных сточных вод не должна принводить к превышению БПК сточных вод, принятой при проектировании очистных сооружений. Допустимые концентрации веществ, не удаляемых на очистных соорунжениях, должны определяться исходя из их ПДК в воде водоемов. ХПК при совместной биологической очистке производнственных и бытовых сточных вод не должна превышать БПКполн более чем в 1,5 раза. Минимальное содержание биогенных элементов в смеси определяется из соотношения 100 : 5 : 1 (БПКполн: аммонийный азот : фосфор). Еснли это соотношение не выдерживается, то перед сооруженниями биологической очистки в сточные воды необходимо вводить дополнительное количество биогенных эленментов в виде растворов аммиачной воды, фосфорнокиснлого калия и др. При совместной биологической очистке производственнных и бытовых сточных вод механическая очистка монжет быть как раздельной, так и совместной. Раздельную механическую очистку следует принимать для взрывоопасных производственных сточных вод. При необходимости химической или физико-химической очистки производственных сточных вод, а также при раздельной обнработке осадков производственных и бытовых сточных вод также применяется раздельная механическая очинстка. Расчет сооружений биологической очистки следует производить по сумме органических загрязнений, выранженных БПКполн. Состав сооружений должен выбираться в зависимости от характеристики и количества поступанющих на очистку сточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования осадка и местных услонвий. Кроме того сточные воды влияют на водоемы, которые используются для хозяйственных нужд. Природный химический состав и свойства воды поверхнностных водоемов формируются в зависимости от гидрогеологических, почвенных, климатических и других осонбенностей района расположения. Естественный характер изменения состава воды связан с сезонными колебаниями гидрометеоусловий и интенсивности биологических пронцессов. Существующую роль в ухудшении качества воды игнрает хозяйственная деятельность человека, а именно свянзанное с ней загрязнение природных водоемов сточнынми водами. Особенно опасен сброс производственных сточных вод, а также поступление в водоемы с территонрий городов и населенных пунктов с развитой промышнленностью талых и дождевых вод, содержащих различнные токсичные вещества (металлы, нефтепродукты и друнгие трудноокисляемые органические вещества), в результате чего вода водоема может стать непригодной для водопользования. Концентрации загрязнений, содержащихся в поверхнностном стоке с территорий промышленных предприятий, по величине сравнимы с содержанием загрязнений в пронизводственных сточных водах. Источниками загрязнения поверхностного стока являются выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и загрязненность их терринторий. Особенно высокие концентрации загрязняющих веществ в поверхностном стоке характерны для автонтранспортных, химических, машиностроительных и нефтеперерабатывающих предприятий. Степень загрязненнности поверхностного стока во многом зависит от культуры производства - характера технологических процессов и повторного использования воды, применяемонго оборудования, организации улавливания выбросов, пылеулавливания, организации складирования. Для поверхностных водоемов, расположенных вблизи крупных промышленных населенных пунктов, где пронизводственные сточные воды и поверхностный сток очинщаются недостаточно, характерно ухудшение качества вонды водоема в черте населенного пункта. Анализируя даннные химического состава воды реки, протекающей по территории крупного промышленного города, можно наблюдать отчетливую тенденцию увеличения обнщей минерализации воды и содержания в ней трудноокисляемых органических веществ, аммонийного азота, хлонридов и сульфатов (см. таблицу ниже). Наибольшее количество загрязняющих веществ содержится в речной воде ниже промышленных зон. По мере продвижения речной воды по городу возрастает содержание в ней компонентов пронизводственных сточных вод, например различных металнлов, концентрации которых выше вблизи промышленных зон. Содержание веществ в речной воде в черте города, мг/л. ПоказателиЗначения показателей в пунктах отбора проб (створах) 12з Взвешенные вещества3,39,719,2 Сухой остаток237260415 БПКз2,32,64,1 ХПК212733 Азот аммонийный0,81,61,9 Хлориды172246 Сульфаты293849 Железо0,310,350,64 Марганец0,050,050,07 Цинк0,040,050,06 Медь0,020,020,02 Стронций0,310,410,52 Приведенные примеры изменений химического состанва речной воды в городской черте свидетельствуют о больншом и неблагоприятном влиянии на него города вследствие выпусков недостаточно очищенных производстнвенных сточных вод и поступления поверхностного стока с территорий промышленных предприятий. Поверхностнный сток с городских территорий - это дождевой сток, паводковые воды, снегосвал и поливомоечные воды. Все компоненты поверхностного стока несут в водоемы зангрязнения. Например, в сухой период года речная вода содержит меньше различных загрязняющих веществ, чем во время дождя. В дождь в реку поступают стоки с различных тернриторий и в потоке речной воды увеличивается содержанние взвешенных веществ, азота аммонийных солей, бионлогически разрушаемых и трудноокисляемых органичеснких веществ (см. таблицу ниже).

Содержание веществ в потоке речной воды в сухой период и после дождя, г/с ПоказателиЗначения показателей в пунктах отбора проб (створах) 123 в сухой периодпосле дождяв сухой периодпосле дождяв сухой периодпосле дождя Взвешенные вещества1971166298193311805024 БПК91405146393302629 ХПК100214101188158223713409 Азот аммонийный1834263451129

В пунктах, расположенных ниже промышленных зон в городе, это увеличение количества загрязнений в потоке воды особенно заметно. Снег, выпадающий в городе, аккумулирует значительнное количество загрязнений, в том числе компонентов промышленного происхождения. В связи с этим свал сненга с улиц в реку, а также поступление в нее талых вод являются существенными источниками загрязнения речнной воды взвешенными веществами, нефтепродуктами, трудноокисляемыми органическими веществами. Снегосвал и талые воды вносят больше загрязнений, чем дожндевые стоки: Количество веществ, вносимое в реку в весенний период, г в 1 с ПоказателиЗначения показателей в пунктах отбора (створах) 13 талые водыснегталые водыснег Взвешенные вещества 200084007800600 ХПК2600340022001200 Азот аммонийный70604020 Нефтепродукты-20018020 В таблицах даны показатели количества загрязнняющих веществ в конкретном створе реки. Для опренделения концентрации загрязнений необходимо знать расход воды в реке. Таким образом, совершенно очевидно, что для прендотвращения загрязнения поверхностных водоемов пронизводственными сточными водами и поверхностным стонком с производственных территорий необходима эффекнтивная очистка стоков от всех вредных веществ, способнных сделать воду поверхностных водоемов непригодной для различных целей водопользования. Для сохраненния качества воды поверхностных водоемов разработанны условия выпуска производственных сточных вод. Обнщие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются хозяйственной знанчимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое изменение состава воды в водоемах, однако это не должно заметно отранжаться на его жизни и возможностях дальнейшего иснпользования в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей. Условия выпуска производственных сточных вод в вондоемы регламентируются УПравилами охраны поверхнностных вод от загрязнения сточными водамиФ и УПравинлами санитарной охраны прибрежных районов морейФ Министерства здравоохранения СССР, содержащими указания по предотвращению и устранению загрязнения производственными сточными водами поверхностных вондоемов - рек, озер, искусственных каналов, водохранинлищ и морей. Наблюдение за санитарным состоянием водоемов и соблюдением условий выпуска производственных сточнных вод осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями. Порядок осуществления контроля качества воды понверхностных водоемов определяется сезонными колебанниями состава воды и характером их хозяйственного иснпользования. Контроль заключается в периодических комплексных обследованиях водоемов и в химических, микробиологических и гидробиологических анализах обнразцов воды. Число пунктов отбора и количество отобнранных проб определяется в соответствии с гидрологиченскими особенностями водоема и расположением источнинков загрязнения. В отобранных образцах воды определяются следуюнщие показатели: температура, прозрачность, запах, рН, содержание взвешенных веществ и их зольность, сухого остатка и его зольность, жесткость, щелочность, содернжание растворенного кислорода, окисляемость, БПК, ХПК, содержание общего железа, кальция, азота, аммоннийных солей, нитритов, нитратов, сульфатов, фосфатов, хлоридов. Кроме того, в соответствии с местными условинями производится анализ на содержание специфических компонентов производственных сточных вод - металлов, нефтепродуктов, пестицидов. Микробиологические и гидробиологические анализы дополняют данные о химическом составе и характеризунют степень эпидемиологической опасности и эффект возндействия сбросов производственных сточных вод на эконсистему водоемов. Содержание вредных веществ в воде водоемов и в производственных стоках нормируется на основе опреденления предельно допустимых концентраций (ПДК) - оснновного гигиенического критерия качества воды водоемов, используемого органами Государственного контронля. ПДК - это максимальные концентрации, при котонрых вещества не оказывают прямого или опосредованнного влияния на состояние здоровья населения и не ухудншают гигиенических условий водопользования. ПДК устанавливаются на основе определения влиянния веществ на организм человека с учетом различных признаков вредности (токсичности, изменения органолептических свойств воды и санитарного режима водоемов). ПДК для используемого вещества устанавливается по тонму признаку вредности, при котором концентрация этого вещества наименьшая, и этот признак устанавливается для данного вещества лимитирующим. В нашей стране ПДК приняты как основной норматив, слунжащий для предупредительного и текущего санитарного надзора. Соблюдение этого норматива на практике спонсобствует сохранению воды поверхностных водоемов, прингодной для быта и отдыха населения. Это - основной критерий эффективности разрабатываемых и проводимых водоохранных мероприятий, основа расчета предельно допустимого сброса предприятий (ПДС), основа прогнонза качества воды при развитии промышленности в новых осваиваемых районах. Нормативные качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Пранвила устанавливают нормативы качества воды для водонемов по двум видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источника для централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду - участки водоемов, используемые для кунпания, спорта и отдыха населения, а также находящиеся в черте населенных пунктов. Отнесение водоемов к тому или иному виду водопольнзования производится органами Государственного санинтарного надзора с учетом перспектив использования водонемов. Приведенные в правилах нормативы качества воды вондоемов относятся к створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по течению пуннкта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания и организованного отдыха, территория населенного пункта и т.д.), а на непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования. Для каждого из двух видов водопользования правинлами установлены приведенные ниже показатели состава воды водоема в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Растворенный кислород. В воде водоема (после сменшения с ней сточных вод) количество растворенного киснлорода не должно быть менее 4 мг/л в любой период года в пробе, отобранной до 12 ч дня. Биохимическая потребность в кислороде. Полная потребность воды в кислороде при температуре 20�С не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида, а также морей. Взвешенные вещества. Содержание взвешенных венществ в воде водоема после спуска сточных вод не долнжно увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/л для вондоемов соответственно первого и второго вида. Для водонемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных веществ, допускается увеличение концентнрации взвешенных веществ в воде до 5%. Сточные воды, содержащие взвешенные вещества со скоростью осажндения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ, спускать запрещается. Запахи и привкусы. Вода не должна приобретать занпахов и привкусов интенсивностью более 3 баллов для морей и 2 баллов, обнаруживаемых для водоемов первонго вида непосредственно или при последующем хлориронвании и для водоемов второго вида непосредственно. Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкунсов мясу рыбы. Окраска. В столбике воды высотой 20 см для водоемов первого вида и 10 см для водоемов второго вида и морей окраска не должна обнаруживаться. Реакция воды. После смешения со сточными водами реакция воды водоема должна быть 6,5рН8,5. Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должна оказывать прямое или косвенное вредное дейнствие на здоровье населения. Плавающие примеси. Сточные воды не должны содержать минеральных масел и других плавающих веществ в таких количествах, которые способны образовать на поверхности водоема пленки, пятна и скопления. Возбудители заболеваний. В воде водоемов не долнжно быть возбудителей заболеваний. Сточные воды, сондержащие возбудители заболеваний, должны подвергатьнся обеззараживанию после предварительной очистки. Методы обеззараживания биологически очищенных сточнных вод должны обеспечивать коли-индекс не более 1000 при содержании остаточного хлора не менее 1,5 мг/л. Коли-индекс для морской воды должен быть согласован с органами Государственного санитарного надзора. Минеральный состав. Для водоемов первого вида миннеральный состав не должен превышать по плотному оснтатку 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфантов 500 мг/л, а для водоемов второго вида состав норминруется по приведенному выше показателю УПривкусыФ. Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем не должна повышаться лентом более чем на 3� по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за поснледние 10 лет. Нормативы качества воды водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях. Эти нормативы установлены применительно к двум видам водопользования: к первонму виду относятся водоемы, используемые для воспроизнводства и сохранения ценных сортов рыб; ко второму - водоемы, используемые для всех других рыбохозяйстнвенных целей. Вид рыбохозяйственного использования вондоема определяется органами Рыбоохраны с учетом пернспективного развития рыбного хозяйства и промысла. Нормативы состава и свойств воды водоемов, испольнзуемых для рыбохозяйственных целей, в зависимости от местных условий могут относиться к району выпуска сточных вод при быстром смешении их с водой водоема или к району ниже выпуска сточных вод с учетом возможнной степени их смешения и разбавления на участке от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйственнного участка водоема. На участках массового нереста и нагула рыб выпуск сточных вод не разрешается. При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоемы предъявляются более высокие требования, чем при выпуске сточных вод в водоемы, используемые для питьенвых и культурно-бытовых нужд населения. Растворенный кислород. В зимний период количество растворенного кислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого и второго вида, в летний период - не ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч дня для всех водоемов. Биохимическая потребность в кислороде. БПКполн при температуре 20 �С не должна превышать 3 мг/л в водонемах обоих видов. Если в зимний период содержание ранстворенного кислорода в воде водоемов первого и втонрого вида водопользования снижается соответственно до 6 и 4 мг/л, то можно допустить сброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют ВПК воды. Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должна оказывать прямое или косвенное вредное дейнствие на рыб и водные организмы, служащие кормом для рыб. Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем не должна повышаться в летнний период более чем на 3�, а в зимний более чем на 5�. Следует учитывать, что с повышением температуры воснприимчивость организмов к токсичным веществам увеличивается. Предельно допустимые концентрации радиоактивных веществ в воде водоемов регламентируются УСанитарнными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излученийФ. Большое внимание в последние годы уделяется вопронсам предупреждения и устранения загрязнений прибрежнных районов морей. Нормативы качества морской воды, которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в сторону от этих границ. При использовании прибрежных районов морей в канчестве приемника производственных сточных вод содернжание вредных веществ в морях не должно превышать ПДК, установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточных дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматривается не как источник водоснабжения, а как лечебный, оздоровительный, культурно-бытовой и гигиенический фактор. Правила относятся не к морю вообще, а к только к тем прибрежным его районам, которые предназначены для лечения, отдыха, купания, спортивных мероприятий и находятся в пределах границ населенных пунктов, санаториев, домов отдыха, туристических баз и пр. Состав и свойства воды поверхностных водоемов в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не должны превышать нормативы, изложенные в приложении 1 к УПравилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водамиФ и в перечнне УПредельно допустимые концентрации (ПДК) и оринентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьевонго и культурно-бытового водопользованияФ (1983). Основы нормирования в санитарной охране водоемов базируются на ПДК отдельных вредных веществ, постунпающих в водоемы со сточными водами. Практически же в их составе после соответствующей очистки при спуске в водоемы содержатся десятки различных вредных венществ, совместное присутствие которых может взаимно усиливать вредное воздействие. С. Н. Черкинским была предложена методика расчета условий спуска производственных сточных вод при совместном присутствии в них нескольких вредных веществ. В соответствии с этой методикой сумма концентраций всех веществ (нормируемых по одному признаку вредности), выраженных в долях от соответствующих ПДК для каждого вещества в отдельности, не должна превыншать единицы. В соответствии с новыми разработками ПДК и ОБУВ лимитирующий признак вредности учинтывается при совместном содержании нескольких вредных веществ в воде. В случае присутствия в воде веществ 1-го и 2-го класса опасности рассчитывается суммарный показатель (по методике С.Н. Черкинского) по формуле:

или ,

где С1, С2, Е, Сi - концентрации веществ 1-го и 2-го класса опаснонсти в воде водоема; С1п.д., С2п.д., ..., Сiп.д. - ПДК, установленные для соответствующих веществ в воде водоема. Если при расчете условие формулы не соблюданется, то санитарное состояние водоема не удовлетворяет нормативным требованиям и необходимо осуществить мероприятия по повышению эффективности очистки пронизводственных сточных вод перед их спуском в водоем. Все расчеты по определению условий спуска сточных вод в водоем следует производить для самых невыгоднных гидрологических условий: для незарегулированных рек - на средний расход наиболее маловодного месяца гидрологического года 95%-ной обеспеченности; для нижних бьефов зарегулированных рек - на миннимальный гарантированный пропуск гидроузла; для озер и водохранилищ - при наименьших уровнях воды в них; для морей, озер, водохранилищ - при наиболее неблагоприятном направлении течений к ближайшему пуннкту водопользования. Условия спуска сточных вод в водоемы, изложенные в Правилах, распространяются на все объекты канализования независимо от их ведомственной подчиненности.

7. Очистка сточных вод от суспензий и взвесей.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданнные эффективность и надежность работы любого очистного устройнства обеспечиваются в определенном диапазоне значений концентранций примесей и расходов сточной воды. Например, залповые сбросы отработанных технологических растворов в термических, травильных и гальванинческих цехах вызывают существенное увеличение концентрации тянжелых металлов в сточных водах на входе в очистные сооружения. Быстрое таяние снега, а также интенсивные дожди вызывают сущенственное увеличение расхода поверхностных сточных вод на входе в очистные сооружения. Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооруженний в указанных случаях необходимо усреднение концентрации примесей или расхода сточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этой целью на входе в очистнные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчет котонрых определяются характеристиками залповых сбросов. Например, методика расчета усреднителей концентрации примесей, заключанющегося в определении объема усреднителя, зависит от значения коэффициента подавления , где Сmax - максимальная концентрация примесей в залповых сбронсах сточной воды; Сср - средняя концентрация примесей в сточной воде на входе в очистные устройства; Сд - допустимая концентранция примесей в сточной воде, при которой обеспечивается нормальнная эксплуатация очистных сооружений. При объем усреднителя определяют по формуле , где - превышение раснхода сточных вод при залповом сбросе; - продолжительность залнпового сброса. При объем усреднителя определяют по форнмуле . После расчета объема усреднителя выбирают необходимое число секций, исходя из условия , где Н - высота секции усреднителя; =0,0025 м/с - допуснтимая скорость движения сточной воды в усреднителе. Существует большое количество способов очистки сточных вод и различные виды их классификации. Выбор необходимых способов при проектировании станций очистки, как правило, основывается на виде и концентрации преобладающих примесей сточных вод, а именно механических (взвешенных), растворенных и органических. В данном вопросе рассматривается очистка сточных вод только от суспензий и взвесей. Очистка сточных вод от твердых частиц в зависимости от их свойств, концентрации и фракционного состава на предприятиях осуществляется методами процеживания, отнстаивания, отделения твердых частиц в поле действия центробежнных сил и фильтрования. Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - предназначено для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживанние сточных вод осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители. Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между ними 5 - 25 мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом 60 - 70� к горизонту. Размеры поперечнного сечения решеток выбирают из условия минимальных потерь давления потока на решетке. Скорость сточной воды в зазоре межнду стержнями решетки не должна превышать значений 0,8 - 1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. Расчет решеток сводится к определению числа зазоров n, ширины решетки B и потерь напора сточной воды на ней по формулам: , где QV - объемный расход сточной воды; b - ширина прозора; H - глубина коллектора; - скорость движения сточной воды в прозорах; , где - толщина стержня; , где - скорость в канале перед решеткой (=0,7 - 0,8 м/с); k - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления решетки в процессе осаждения в ее зазорах примесей сточных вод, принимаетнся равным 2 - 3; - коэффициент местного сопротивления решеток; ; - коэффициент, характеризующий форму попенречного сечения стержней решетки: для круглых стержней равнно 1,79; прямоугольных - 2,42; овальных - 1,83; - угол наклонна решетки к горизонту. При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержании примесей в количествах менее 0,0042 м3/ч допускается ручная очистка. Промышленность выпускает вертикальные решетки марки РММВ-1000, применяемые при ширине и глубине коллектора, равных 1000 мм, а также наклонные решетки марок МГ98, МГ98, используемые при ширине коллектора, равной 800 (1600) мм, и глубине 1200 (2000) мм. Эти решетки очищают от задерживаемых примесей механически с помощью вертикальных (РММВ-1000) и поворотных граблей. В зависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют на переработку. Однако эта процедура усложняет технологическую схему очистки сточных вод и ухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устранения этих недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающие задержанные применси, не извлекая, их из воды. Промышленность выпускает решетки-дробилки марок РД-200 и РД-600 с диаметром барабанов соответнственно 200 и 600 мм. Средний размер измельченных ими примесей не превышает 10 мм. Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения тверндых частиц в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и разнмеры, и осаждение частиц, склонных к коагулированию и изменянющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объемной конценнтрации осаждающихся частиц до 1%, что соответствует их массонвой концентрации не более 2,6кг/м3 (для частиц с =2600 кг/м3). Расчет очистных сооружений для отстаивания сточных вод тренбует определения скорости осаждения (скорости витания) твердых частиц в жидкости. Скорость осаждения может быть получена решением уравнения Стокса для движения сферической частицы в жидкости с учетом влияния силы гидравлического сопротивления, массовых сил и силы Архимеда:

Это уравнение справедливо для ламинарного режима движенния (осаждения) частицы в жидкости. С увеличением размеров часнтиц скорости их осаждения возрастают и ламинарный режим течения нарушается. Для крупных частиц (dч>1мм) скорость осажденния определяется по формуле Риттенгера

где k - коэффициент, зависящий от формы и состояния поверхнонсти частиц. Экспериментальные исследования показали, что в зависимости от вида частиц, их формы, размеров и состояния поверхнонсти величина коэффициента k составляет 1,2...2,3. Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках и отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка (стоки литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и пронкатных цехов) и т.д. В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолинейнным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые песнколовки. В горизонтальной песколовки с прямолинейным движением сточной воды, вода поступает в песконловку через входной патрубок. Оседающие в процессе движения воды твердые частицы скапливаются в шламосборнике и на дне песколовки, а очищенная сточная вода через выходной патрубок направляется для дальнейшей обработки. Удаление осадка из песнколовок осуществляют, как правило, ежесуточно. Глубину h1 выбинрают из условия : где - время движения воды в песколовке, составляет обычно 30...100 с. Длину песколовки определяют по формуле , где =0,15...0,3 м/с - скорость движения воды в песколовке; k=1,3...1,7 - коэффициент, учитывающий влиянние турбулентности и неравномерности скоростей движения сточной воды в песколовке. Ширину В песколовки определяют с учетом реализации заданного расхода сточных вод (Q); , где n - число секций в песколовке. Расчет вертикальных песколовок заключается в определении требуемой ее глубины в предположении , где =0,03...0,04 м/с - вертикальная составляющая скорости движения воды; время пребывания сточной воды в песколовке для практиченских расчетов принимают 120 с. Для разделения твердых частиц по фракционному составу или по плотности применяют аэрируемые песколовки, в состав которых входят входная труба, воздуховод, воздухораспределинтели, выходная труба, шламосборник с отверстием для уданления шлама. Крупные фракции осаждаются, как и в горизонтальнных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с помощью скребковых механизмов удаляются с поверхности. Длина таких песколовок . Время пребывания сточнной воды в песколовке составляет 30...90 с, =0,l...0,2 м/с, удельнный расход аэрируемого воздуха 0,00083...0,0014 м3/(м2*с). Отстойники использунют для выделения из сточных вод твердых часнтиц размером менее 0,25 мм. По направлению двинжения сточной воды в отстойниках последние делят на горизоннтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. При расчете отстойников определяют его длину и высоту. Сущенствует несколько методов расчета длины отстойников, отличающихнся физической моделью течения жидкости в нем с учетом завихренний жидкости, осаждения частиц и т.п. Расчетная схема горизонтального отстойника, предложенная А. И. Жуковым. Здесь отстойник по длине разбит на три зоны: в первой зоне длиной l1 наблюдается неравномерное распределение скоростей по глубине потока. Длина этой зоны , где ho - высота движущегося слоя в начале отстойника, приниманется равной 0,25 Н; k= (0,018 - 0,02). Во второй зоне длиной l2 скорость потока считается постоянной. При движении в этой зоне большая часть частиц загрязнений должнна осесть в иловую часть отстойника, поэтому , где h1 - максимально возможная высота подъема частицы в первой зоне. В третьей зоне длиной l3 скорость потока увеличивается, и уснловия осаждения частиц ухудшаются. Длина этой зоны определянется по формуле , где - угол сужения потока жидконсти в выходной части отстойника, принимается равным 25 - 30�. Для расчета длины отстойника L=l1+l2+l3 должны быть занданы: расход сточной воды и геометрические размеры поперечнонго сечения отстойника. Схема вертикального отстойника. В нем очищаемая сточная вода поступает по трубопроводу в кольцевую зону, образованную цилиндрической перегородкой и корпусом отстойника. В процессе вертикального движения сточнная вода встречает на своем пути отражательное кольцо, направнляющее поток воды во внутреннюю полость перегородки, а тверндые частицы оседают в шламосборник. Очищенная сточная вода поступает в кольцевой водосборник и через трубопровод вывондится из отстойника. Осадок, скапливающийся в шламосборнике, периодически удаляется из него через трубопровод. При заданном расходе очищаемой сточной воды геометрические размеры отстойнника выбирают таким образом, чтобы скорость движения сточной воды в кольцевой зоне не превышала скорость оседания твердых частиц в воде. Вертикальные отстойники используют для выделенния окалины из сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов. Широкое применение для очистки производственных сточных вод на больших заводах находят радиальные отстойники, обладающие высокой производительностью. Очищаемая сточная вода по входному патрубку с расширяющимся диаметром сечения на выходе поступает в отстойник и движется в радиальном направлении. Увеличение выходного диаметра патрубка обеспечинвает при заданном расходе уменьшение скорости истечения сточнной воды из трубопровода и, следовательно, увеличение вероятнонсти ламинарного осаждения твердых частиц в отстойнике. Очищеннная сточная вода по отводящим трубопроводам направляется для дальнейшей обработки, а шлам направляется в шламосборник вращающимся скребком и через канал периодически удаляется из отстойника. Диаметр отстойника рассчитывают по скорости осаждения наиболее мелких твердых частиц , зандерживаемых в отстойнике . На промышленных предприятиях используют радиальные отстойники конструкции ВНИИ ВОДГЕО производительностью 0,2...0,362 м3/с. Отделение твердых примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центринфугах. Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Преимущества открытых гидроциклонов перед напорнынми - большая производительность и малые потери напора, не пренвышающие 0,5кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от характеристик примесей (вида материала, размеров и формы частиц и др.), а также от конструкнционных и геометрических характеристик самого гидроциклона. Схема открытого гидроциклона. Он состоит из входного патрубка, кольцевого водослива, трубы для отвода очищенной воды и шламоотводящей трубы. Кроме уканзанной схемы известны гидроциклоны с нижним отводом очинщенной воды и циклоны с внутренней цилиндрической перегонродкой. Производительность открытого гидроциклона QV=0.785*qD2, где D - диаметр цилиндрической части гидроциклона; q - удельнный расход воды, определяемый по формуле ; для открынтых гидроциклонов с внутренней цилиндрической перегородкой . При проектировании открытых гидроциклонов рекомендуются следующие значения геометрических характеристик: D=2...l0 м; высота цилиндрической части H=D; диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), при двух входных отверстиях d=0,0707D; угол конической части =60�. Напорные гидроциклоны по конструкции аналогичны циклонам для очистки газов от твердых частиц. Их производинтельность определяют по формуле , где k - коэфнфициент, зависящий от условий входа сточной воды в гидроциклон; для гидроциклонов с диаметром D цилиндрической части 0,125...0,6 м и углом конической части 30� значение k=0,524; - перепад давнлений воды в гидроциклоне; - плотность очищаемой сточной воды. Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химиченских и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость менханических загрязнений. Для очистки сточных вод предприятий иснпользуют два класса фильтров: зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадки несвязанных пористых матенриалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов. В зернистых фильтрах широко используют в качестве фильтроматериалов кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит и т.п. Зернистые фильтры изготавливают однослойными и мнонгослойными. Схема каркасно-насыпного фильтра. Очищаемая сточная вода поступает по коллектору и через отверстия в нем равномерно распределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои гравия и песка, через перфорированное днище, установленнное на поддерживающем слое гравия и через трубопровод отнводится из фильтра. Регенерацию фильтра осуществляют продувкой сжатого воздуха, подаваемого в фильтр по трубопроводу, с последующей обратной промывкой водой через вентиль. Скорость фильтрования в данном фильтре составляет 0,0014...0,002 м/с для сточной воды, поступающей в фильтр из циклона или отстойнника; для сточной воды, поступающей в фильтр после биологиченской очистки, - не более 0,0028 м/с. Схема зернистого фильтра для очистки больших расходов сточных вод от твердых примесей. Сточная вода по трубопроводу поступает в корпус фильтра и проходит через фильтровальную загрузку из частиц мраморной крошки, шунгизита и т.п. расположенную между пористыми перегородканми. Очищенная от твердых частиц сточная вода скапливается в объеме, ограниченном пористой перегородкой, и выводится из фильтра через трубопровод. По мере осаждения твердых частиц в фильтровальном материале перепад давления на фильтре увеличивается и при достижении предельного значения перекрыванется входной трубопровод и по трубопроводу подается сжатый воздух, вытесняя из фильтровального слоя воду и твердые частицы в желоб, которые через трубопроводы и выводятся из фильтра. Достоинством конструкции фильтра являются развитая поверхность фильтрования, простота и высокая эффективность. Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов от ферромагнитных примесей применяют электромагнитные фильтнры, в которых используют пондермоторные силы взаимодействия между намагниченной фильтровальной загрузкой и ферромагнитными примесями сточной воды. Исходная сточная вода через трубопровод поступает в корпус из немагнитного материала, проходит через ограничительную решетку, фильтровальную загрузку из ферромагнитных частиц с толщиной слоя 0,15...0,2 м; опорную решетку и выводится из фильтра по трубопроводу. Нанмагничивание фильтровальной загрузки осуществляют магнитным полем, создаваемым катушкой индуктивности с ферромагнитным сердечником. Эффективность очистки сточных вод от ферромагнитн ных и немагнитных примесей составляет соответственно 95...98 и 40...60%. Регенерацию фильтра осуществляют при выключенном электромагнитном поле неочищенной сточной водой в направлении фильтрования или в обратном направлении чистой водой. Очистка сточных вод от маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется на предприятиях отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотациней и фильтрованием. Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в воде по тем же законам, что и осаждение твердых часнтиц. Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках. При проектировании очистных сооружений предусматринвают использование отстойников как для осаждения твердых частиц, так и для всплывания маслопродуктов. При этом расчет длины отстойника проводят по скорости осаждения твердых частиц и по скорости всплывания маслопродуктов и принимают максинмальное из двух значений. Конструкция маслоловушек аналогична конструкции горизонтального отстойника. При среднем времени пребывания сточной воды в маслоловушке, равном двум часам, скорость ее движения составляет 0,003...0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удалянются маслосборным устройством. Для расчета маслоловушек необнходимо знать скорость всплывания маслопродуктов, которую опнределяют по формуле , и расход сточной воды. Тогда расчет сводится к определению геометрических размеров ловушки и вренмени отстаивания сточной воды. Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод предприятий, например стоков охлажданющих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных вод специальными реагентами, способствующинми коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов испольнзуют Na2C03, H2SO4, NaCl, Al2(S04)3, смесь NaCl и Al2(S04)3 и др. Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил осуществляют в напорных гидроциклонах. При этом целесообразннее использовать напорный гидроциклон для одновременного выденления и твердых частиц и маслопродуктов, что необходимо учитынвать в конструкции гидроциклона. Схема напорного гидроциклона, предназначенного для очистки сточной воды от металлической окалины и масла. Исходная сточная вода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклона входной трубопровод поступает в гидроциклон. Вследнствие закручивания потока сточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник, откуда периодически удаляются. Сточная вода с содержащимися в ней маслопродуктами движется вверх, при этом вследствие меньншей плотности маслопродуктов они концентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемную камеру, и через трубопровод вывондятся из гидроциклона для последуюнщей утилизации. Сточная вода, очинщенная от твердых частиц и маслопродуктов, скапливается в камере, откуда через трубопровод отводится для дальнейшей очистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление преднназначено для выпуска воздуха, коннцентрирующегося в ядре закрученнонго потока очищаемой сточной воды. Указанные гидроциклоны используют для очистки сточных вод сортопрокатнного цеха с концентрацией твердых частиц и маслопродуктов соответстнвенно 0,13...0,16 и 0,01...0,015 кг/мЗ и эффективностью их очистки около 0,70 и 0,50. При расходе очищаемой сточной воды 5 м3/час перепад давлений в гидроциклоне составляет 0,1 МПа. Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточнную воду. В основе этого пронцесса лежит молекулярное слипание частиц масла и пузырьнков тонкодиспергированного в воде воздуха. Образование агрегатов Участица - пузырьки воздухаФ зависит от интенсивнности их столкновения друг с другом, химического взаимондействия находящихся в воде веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде и т.п. В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, бионлогическую, электрофлотацию и т.д. Схема флотационной пневматической установки, предназначенной для очистки сточных вод от маслопродуктов, поверхностно-активных и органических веществ, а также от взвешенных частиц малых размеров. Исходная сточная вода по трунбопроводу и отверстия в нем равномерно поступает во флотатор. Одновременно по трубопроводу подается сжатый воздух, конторый через насадки из пористого материала в виде мельчайших пузырьков равномерно распределяется по сечению флотатора. В процессе всплывания пузырьки воздуха обволакивают частицы маслопродуктов, поверхностно-активных веществ и мелких твердых частиц, увеличивая скорость их всплывания. Образующаянся таким образом пена скапливается между зеркалом воды и крышнкой флотатора, откуда она отсасывается центробежным вентилянтором в пеносборник и через трубопровод направляется для обработки пены и извлечения из нее маслопродуктов. В процессе вертикального движения сточной воды во флотаторе содержащийся в воздухе кислород окисляет органические примеси, а при малой их концентрации имеет место насыщение воды кислородом. Очищенная таким образом сточная вода огибает вертикальную перегородку и сливается в приемник очищенной воды, откуда по трубопровонду подается для дальнейшей обработки. В промышленности также используют метод электрофлотации, преимущества которого заключаются в том, что протекающие при электрофлотации электрохимические окислительно-восстановительнные процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Кроме того, использование алюминиевых или железных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц зан грязнений, содержащихся в сточной воде. Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей фильтрованнием - заключительный этап очистки. Этот этап необходим, поскольку концентрация маслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников или гидроциклонов достигает 0,01...0,2 кг/м3 и значительно превышает допустимые концентрации маслопродуктов в водоемах. Кроме того, в оборотных системах водоснабжения допустимое содержание маслопродуктов в сточной воде на выходе из очистных сооружений во многих случаях меньше ПДК их в воде водоемов. Адсорбция масел (как и любых нефтепродуктов) на поверхнности фильтроматериала происходит за счет сил межмолекулярного взаимодействия и ионных связей. Существенное влияние на процесс осаждения маслопродуктов на фильтроматериал имеют электрические явления, происходящие на поверхности раздела кварц-водная среда, связанные с возникновением разности элекнтрических потенциалов на этой поверхности и образованием двойного электрического слоя. На процесс адсорбции маслопродуктов влияют также и поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащиеся в сточной воде. Исследования процессов фильтрования сточных вод, содержанщих маслопримеси, показали, что кварцевый песок - лучший фильтроматериал. Применение реагентов повышает эффективность очистки, однако при этом значительно возрастает стоимость очинстных сооружений и усложняется процесс их эксплуатации. Обранзующийся при этом осадок требует дополнительных устройств для его переработки. В качестве фильтрующих материалов кроме кварцевого песка используют доломит, керамзит, глауконит. Эффективность очистнки сточных вод от маслосодержащих примесей значительно понвышается при добавлении волокнистых материалов (асбеста и отходов асбестоцементного производства). Перечисленные фильтрующие материалы характеризуются рядом недостатков: малой сконростью фильтрации и сложнонстью процесса регенерации. Эти недостатки устраняются при использовании в качестве фильтроматериала вспененного полиуретана. Пенополиуретаны, обладая большой маслопоглощательной способностью, обеспечивают эффективность очистки до 0,97...0,99 при скоронсти фильтрования до 0,01 м/с, насадка из пенополиуретана легко регенерируется механинческим отжиманием маслопрондуктов. Схема фильтра-сепаратора с фильтровальной загрузкой из частиц пенополиуретана, преднназначенного для очистки сточных вод от маслопродуктов и тверндых частиц. Сточную воду по входному трубопроводу подают под нижнюю опорную решетку. Вода проходит через фильтронвальную загрузку в роторе, верхнюю решетку и очищенная от примесей переливается в приемный карман и выводится из корнпуса фильтра. При концентрации маслопродуктов и твердых частиц до 0,1 кг/м3 эффективность очистки составляет соответстнвенно 0,92...0,98 и 0,90, а время непрерывной эксплуатации фильтнра - 16...24 ч. Достоинством данной конструкции являются простонта и высокая эффективность регенерации фильтра, для чего вклюнчают электродвигатель. При вращении ротора с фильтровальнной загрузкой частицы пенополиуретана под действием центробежнных сил отбрасываются к внутренним стенкам ротора, выжимая маслопродукты из ротора, которые поступают затем в карманы и направляются на регенерацию. Время полной регенерации фильтнра составляет 0,1 ч. Схема полиуретанового фильтра для очистки сточных вод от маслопримесей. Сточная вода по трубонпроводу поступает в распределительную камеру и через регунлирующий вентиль и водораспределительные окна подается в фильтр, заполненный пенополиуретаном. Пройдя через слои фильтроматериала, сточная вода очищается от масла и взвешеннных веществ и через сетчатое днище отводится по трубопронводу. Для поддержания постоянного уровня очищаемой воды в фильтре предусмотрена камера с регулирующим вентилем. Регенерация частиц пенополиуретана осуществляется специнальным устройством, установленным на передвижной тележке, что позволяет регенерировать весь объем фильтра. Насыщеннные маслом частицы пенополиуретана цепным элеватором пондают на отжимные барабаны и, освободив от маслообразных и взвешенных веществ, вновь подают в фильтр. Отжатые загрязненния по сборному желобу отводят для дальнейшей переработки.

8. Экологические требования при размещении и эксплуатации предприятий.

Каждое предприятие должно проходить экологическую экспертизу. Экологическая экспертиза - система комплексной оценки всех возможных экологических и социально-экономических понследствий осуществления проектов и реконструкций, направленная на предотвращение их отрицательного влияния на окружающую среду и на решение намеченных задач с наименьшими затратами ресурсов. Правила определения допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями установлены ГОСТ 17.2.3.02-78. Для проведения экологической экспертизы при выборе площадки для строительства предприятия или при реконструкции действующего предприятия должны быть преднставлены следующие материалы: краткие сведения по обоснованию выбора района строинтельства с учетом физико-географических и метеорологических факторов, а также исходных данных, полученных от органов Госкомгидромета, характеризующих существующие уровни зангрязнения атмосферы; характеристика выбросов загрязняющих веществ предприянтием в атмосферу, ситуационный план района размещения преднприятия с указанием размера санитарно-защитной зоны; намеченные решения по очистке и утилизации загрязняюнщих веществ; упрощенные (в соответствии с ОНД-86) расчеты загрязненния атмосферного воздуха; обоснование данных о возможных аварийных и залповых выбросах; нормативы ПДК загрязняющих веществ, которые будут выбрасываться в атмосферу. Необходимо также учитывать совместное влияние на атмоснферу загрязнений, поступивших из различных источников. Разработка ПДВ должна проводиться на основе современных методов расчета, с учетом фоновых концентраций загрязнений в зоне промышленного предприятия. Кроме того, при разработке проектной документации необходимо предусмотреть действенный контроль за эффективностью работы очистного оборудования и за количеством выбросов загрязняющих веществ. На многих предприятиях велики объемы загрязненнного воздуха, выбрасываемого в атмосферу установками общеобнменной вентиляции производственных помещений и местной веннтиляции. Для таких источников строят вентиляционные трубы, расчет рассеивания выбросов которых производится по ОНД-86. Общий выброс из мелких вентиляционных источников от однного здания в расчетах рассеивания за пределы предприятия можно относить к одному или нескольким условным источникам, для каждого из которых обосновываются значения ПДВ. Если выбросы превышают ПДВ, то должна быть предусмотрена очистнка выбросов до рассеивания. На определенных стадиях технологических процессов или при аварийных ситуациях возможны УзалповыеФ выбросы загрязняюнщих веществ в атмосферу, ПДВ для которых устанавливается по ОНД-86, полагая мощность источника выброса (г/с), где - масса выбрасываемого вредного вещества, г; - прондолжительность залпового выброса, с. Для аварийных выбросов значения ПДВ не устанавливаются. При согласовании воздухоохранных мероприятий, намечаемых при реконструкции предприятий, указанные сведения по выбронсам приводятся в сравнении с ранее существовавшими. Проектные материалы по охране атмосферного воздуха от загрязнения должны быть оформлены и представлены на утвернждение в виде отдельной книги УМероприятия по охране атмоснферного воздуха от загрязненияФ. Экспертизу проектных решений осуществляет экспертный Сонвет Госкомприроды. По результатам экологиченской экспертизы разработчику проекта выдается разрешение на выбросы загрязняющих веществ стационарными источниками с указанием срока его действия. Если значения ПДВ по объективнным причинам не могут быть достигнуты, ГОСТ 17.2.3.02-78 допускает поэтапное снижение выбросов вредных веществ от действующих предприятий от временно согласованных вопросов (ВСВ) до значений ПДВ. Для снижения выброса загрязняющих веществ в атмосферу необходимо провести следующие мероприятия: детально проработать технологический процесс с целью снижения количества выбрасываемых токсичных веществ или замены их на нетоксичнные или малотоксичные; повысить герметичность оборудования; разработать и применить эффективную пылегазоочистку. Только после комплексной реализации этих мероприятий следует решать вопрос о рассеивании загрязняющих веществ через трубы. Метондические рекомендации по согласованию и экспертизе мероприянтий по охране атмосферы приведены в сборнике. Воздействие промышленного предприятия на геологическую среду определяется технологической нагрузкой - годовым колинчеством всех видов твердых и жидких отходов предприятия. Объектами повышенной экологической опасности считаются разнличные отстойники и шламонакопители. При экспертизе проектов необходимо проверять наличие у предприятия возможностей по переработке и захоронению тверндых и жидких отходов, а также полноту использования новейших научно-технических достижений в области малоотходной и безнотходной технологии. Оценку экологического воздействия промышленного предприянтия на гидросферу проводят на основе баланса его водообеспечения (СНиП 11-31-88), в котором указывают компоненты водопотребления и водоотведения, а также объемы (м3/сут): повторно используемой воды, промышленных сточных вод, хозяйственно-бынтовых сточных вод, безвозвратных потерь воды. Создание замкнутых систем водообеспечения - основное нанправление сокращения потребления свежей воды и предотвращенния сбросов сточных вод. При экспертизе проектов следует пронверять наличие и полноту разработки предложений по созданию замкнутых систем водообеспечения с необходимыми технико-экононмическими обоснованиями. При экспертизе проектов размещения крупных промышленных комплексов следует рассматривать состояние окружающей среды в районе, примыкающем к предприятию в радиусе 20 - 30 км. Размер санитарно-защитной зоны должен соответствовать требованиям СН 245-71, СНиП II-89-80 и руководства по проектиронванию санитарно-защитных зон промышленных предприятий. Не допускается утверждение проекта предприятия без провендения экологической экспертизы. В соответствии с ГОСТ 0.0.04-90 предприятие должно иметь экологический паспорт.

Вы можете приобрести готовую работу

Альтернатива - заказ совершенно новой работы?

Вы можете запросить данные о готовой работе и получить ее в сокращенном виде для ознакомления. Если готовая работа не подходит, то закажите новую работуэто лучший вариант, так как при этом могут быть учтены самые различные особенности, применена более актуальная информация и аналитические данные