Реферат: Строение атмосферы, гидросферы и литосферы

Содержание.

1. Строение атмосферы, гидросферы и литосферы.

2. Трофические цепи и трофические сети.

3. Антропогенная деятельность как источник помех.

4. Кислотные дожди.

5. Оценка загрязнения воздушного бассейна.

6. Подготовка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения

7. Очистка сточных вод от суспензий и взвесей.

8. Экологические требования при размещениии и эксплуатациипредприятий.

9. Укрупненная оценка экономического ущерба от загрязнений.

10. Расчетным путем оценить опасность загрязнения воздушногобассейна и рассчитать предельно допустимый выброс при следующих условиях:

Список использованной литературы.

 

1. Строение атмосферы, гидросферы илитосферы.

Атмосфера — газообразная оболочкаЗемли. К ней относятся: атмосфеный воздух; газы, растворенные в поверхностных иподземных водах; газовая составляющая почв, а также газы, выделяющиеся изгорного массива, которые прямо или косвенно влияют на жизнедеятельность живыхорганизмов. Атмосфера распространяется над Землей до 2 000 км; это />   от радиуса Земли.

Функции атмосферы:

1)  Регулированиеклимата Земли.

2)  Поглощениесолнечной радиации.

3)  Пропускаеттепловое излучение Солнца.

4)  Сохраняеттепло.

5)  Являетсясредой распространения звука.

6)  Источниккислородного дыхания.

7)  Формированиевлагооборота, связанного с образованием облаков и выпадением осадков.

8)  Формирующийфактор литосферы (выветривание).

Атмосфера делится на:

1)  Тропосфера      —граница до 10 – 12 км.

2)  Стратосфера     —граница до 55 км от тропосферы.

3)  Мезосфера        —граница до 85 – 90 км от стратосферы.

4)  Термосфера      —граница до 150 км от мезосферы.

5)  Экзосфера        —граница до 800 – 2 000 км от термосферы.

Состав атмосферы.

В настоящее время составатмосферы находится в состоянии динамического равновесия, что достигаетсядеятельностью живых организмов.

На высоте 100 – 120 км чаще всеговстречаются азот и кислород; на высоте 400 км находится кислород в атомарномсостоянии (с одним свободным электроном); на высоте 600 – 1600 км чаще всеговстречают гелий; выше преобладает водород.

В нижних слоях атмосферы (до 25км) встречаются CO2, углеводороды CxHy, диоксид серы SO2,оксиды азота NxOy и др.

Одной из характеристик атмосферыявляется влажность. Влажность  атмосферноговоздуха определяется  его насыщенностью водянымипарами. Наиболее богаты влагой нижние слоиатмосферы (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 конкретнойтемпературе воздуха существует определенный предел его насыще­ния парами воды,который является максимальным. Обычно насыщение воздуха парами воды недостигает максимума, и разность между максимальным и теку­щим насыщением  носит названиедефицита 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, инаоборот. Известно, что повышение дефици­та влажности в определенные отрезкивегетационного периода способствует интенсивному плодоношению растений, а унасекомых приводит к усиленному раз­множению  вплоть до так называемыхдемографических “вспышек”. На анализе динамики дефицитавлажнос­ти основаны многие способы прогнозирования различных явлений средиживых организмов.

Температура на поверхности земного шараопределяется температурным режимом атмосферы и тесно связана с солнечнымизлучением. Известно, что количество тепла, падающего на горизонтальную по­верхность, прямо пропорционально синусу угла стояния  Солнца над горизонтом, поэтомунаблюдаются суточ­ные и сезонные колебания температуры. Чем выше  широтаместности, тем больше угол наклона солнеч­ных лучей и тем холоднее климат.

Одним из инструментов атмосферы, влияющих наэкологию Земли является ветер. Причина возникновения ветра — неодинаковыйнагрев земной  поверхности, связанный с перепадами давления. Ветровой потокнаправлен в сторону меньшего давления, т.е. туда,где воздух более прогрет. Сила вращения Земли воздействует на циркуляциювоздушных масс. В приземном  слое воздуха их движение оказывает влияние на всеметеорологические элементы климата: режим температуры, влажности, испарения сповер­хности Земли  и транспирацию  растений. Ветер— важнейший  фактор переноса и распределения приме­сей в атмосферном воздухе.Наблюдаются длительные периоды (циклы) преобладающей атмосферной цирку­ляциипродолжительностью в несколько десятков лет. Эти циклы  меридианальной, широтной циркуляции периодическисменяются с востока на запад, с севера на юг, а также в противоположныхнаправлениях. С типами атмосферной циркуляции  иногда связывают периоды одновременной активности многих  видов животных,  например, периоды вспышек массового размножения насекомых. Скорость и направление движения воздушных массмогут изменяться в зависимости от рельефа, времени суток и других факторов.Вертикальное дви­жение масс воздуха — сложный природный процесс, который можетхарактеризоваться температурной  стратификацией — изменением температурывоздуха с высотой.     

Давление атмосферы. Нормальным считается давление 1кПа, соответствующее750,1 мм рт.ст. В пределах земного шара существуютпостоянно облас­ти низкого и высокого давления, причем в одних и тех же точкахнаблюдаются сезонные и суточные колеба­ния давления. Различают   также морскойи континентальный типы динамики давления. Периоди­чески возникающие области пониженногодавления, характеризующиеся мощными потоками воздуха, стре­мящегося по спиралик перемещающемуся в пространстве центру, носят название циклонов. Цик­лоны отличаютсянеустойчивой погодой и большим количеством осадков.

Литосфера — это твердая внешняяоболочка 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 урожайрастений. Важ­нейшее свойство почвы — ее плодородие, которое определяется физическимии химическими свойства­ми почвы. Почва — трехфазная среда, включающая твердые,жидкие и газообразные компоненты. Она представляет собой продукт физического,химическо­го и биологического преобразования горных пород, т.е. формируется в результате сложного взаимодействияклимата, растений, животных и  микроорганизмов. Сама почва постоянноразвивается и изменяется, вслед­ствие чего существует большое разнообразие еетипов. В результате перемещения или превращения ве­щества почва расчленяется наотдельные слои, или горизонты, сочетание которых представляет профиль почвы. Вовсех типах почв самый верхний горизонт имеет более или менее темный цвет,зависящий от количества органического вещества. Этот горизонт называется гумусовымили перегнойно-аккумулятив­ным. Он  может иметь зернистую, комковатую илислоистую структуру. Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы,т.к. в нем осуществля­ются сложные обменные процессы, в результате которыхобразуются  элементы питания растений. Выше гумусового горизонта иногдарасполагает­ся подстилка или дерн, состоящий из разлагающихся растительных остаткови способствующий накопле­нию влаги и питательных веществ в почве, а также влияющийна тепловой и воздушный режимы почвы. Под гумусовым горизонтом обычно залегаетма­лоплодородный подзолистый горизонт вымывания (в черноземных итемных почвах  этот горизонт отсут­ствует). Еще глубже расположен иллювиальныйгоризонт (горизонт вмывания), в него вмываются и в нем накапливаются минеральные иорганические ве­щества из вышележащих горизонтов. Еще ниже залегает материнскаягорная подстилающая порода, на которой формируется почва. Все горизонтыпредставляют собой смесь органи­ческих и минеральных элементов. Свыше 50% минеральногосостава почвы прихо­дится 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, включаютуглеводы (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза), белковыеве­щества, жиры, а также конечные продукты обмена у растений — воск, смолы,дубильные вещества. Органи­ческие остатки в почве разрушаются (минерализуются) с образованием более простых (вода,диоксид углерода, аммиак и др.) веществ или превращаются в более сложныесоединения — перегной, или гумус.     Одна из наиболее важных характеристикпочвы — ее механический состав, т.е. содержание частиц раз­ной величины.Установлены четыре  градации механического состава: песок, супесь, суглинок игли­на. От  механического состава почвы зависят ее водопроницаемость,способность удерживать влагу, проникновение в нее корней растений и др. Крометого, каждая почва характеризуется плотностью, тепловы­ми и водными  свойствами.Большое значение для почвы имеет аэрация, т.е. ее насыщенность воздухом испособность к такому насыщению. Химические свойства почвы зависят от содержа­нияминеральных веществ, которые находятся в ней в виде растворенных ионов.Некоторые ионы являются для растений токсичными, другие — жизненно необхо­димыми.Концентрация ионов водорода (рН) в среднем близка кнейтральному значению. Флора таких почв особенно богата видами. В известковых(рН 8) и засо­ленных почвах (рН 4) развивается только специфическая растительность.Обитающее в почве множество видов растительных и животных организ­мов  активно влияет на  ее физико-химические характеристики.

Гидросфера — это водная оболочкаЗемли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвеннообеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая ввиде осадков. Вода зани­мает преобладающуючасть биосферы. Из 510 млн. км2  общей площади земной поверхности наМировой океан приходится 361 млн. км2(71%). Океан — главный приемник и аккумулятор со­лнечнойэнергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Основными  физическими свойствами водной сре­дыявляются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (вышевоздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется подвижностью в простран­стве,что способствует поддержанию относительной гомогенностифизических и химических характерис­тик. Водные объекты характеризуютсятемпературной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине.Температурный режим имеет существен­ные суточные, сезонные, годовые колебания,но в целом динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха. Световойрежим воды под поверхностью опреде­ляется ее прозрачностью (мутностью). От этихсвойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, аследовательно, и накопление органическо­го вещества,которое возможно лишь в пределах эвфотическойзоны, т.е. в том слое, где процессы синтеза преобладают над процессами дыхания.Мутность и прозрачность зависят от содержания в воде взвешен­ных веществорганического и минерального происхож­дения. Из наиболее значимых для живыхорганизмов абиотических факторов в водных  объектахследует отметить соленость воды — содержание в нейрастворен­ных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных во­дах их мало, причемпреобладают карбонаты (до 80%). В океанической водепреобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практическивсе элементы периодической системы, включая металлы. Другая характеристикахимических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода идиоксида углерода. Особенно важен кислород, иду­щий на дыхание водных организмов.Жизнедеятельность и распространение организ­мов в воде зависят от концентрацииионов водорода (рН). Все обитатели воды — гидробионтыприспособи­лись к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие — щелочную,третьи — нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего врезультате промышленного воздействия, ведет к гибе­ли гидробионтовили к замещению одних видов другими.

 

2. Трофические цепи и трофические сети.

Живые  организмы, входящие в состав биоценоза вэкосистеме, неодинаковы с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества иэнергии. В отличие от растений и бактерий животные не способны к реакци­ям фото- и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную анергию опосредованно —через органичес­кое вещество, созданное фото- и хемосинтетиками. Таким образом,в биоценозе образуется цепочка после­довательной передачи вещества иэквивалентной ему энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическаяцепь (от греческого “трофе” — питаюсь).

Поскольку растения строят свой организм безпосредников, их называют самопитающимися, или автотрофами.Так как будучи автотрофами, они со­здают первичноеорганическое 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 “питаемый другими”, а также консументами (отлат. “консумо” — потребляю). Однако далеко не всеорганиз­мы для удовлетворения своих физиологических потребностей ограничиваютсяпотреблением растительной пищи, строя белки своеготела непосредственно из белков растений. Плотоядные животные используютживотные  белки со специфическим набором амино­кислот. Они тоже являются консументами, но, в отличие от растительноядных, — консументами вторичными, или второго порядка. Но и на этом трофическая цепь не всегда заканчивается, так каквторичный консумент может служить источникомпитания  для консумента третьего порядка и т.д. Но в одной трофи­ческой цепи  не бывает консументов выше  пятого порядка вследствие рассеянияэнергии.     

В процессе питания на всех трофических уровняхпоявляются “отходы”. Зеленые растения ежегодно частично или полностьюсбрасывают листья. Значи­тельная часть организмов по тем или иным причинампостоянно отмирает. В конечном итоге так или иначе созданное органическое веществодолжно частично или полностью замениться. Эта замена происходит благодаряособому звену трофической цепи — редуцентами (отлат. “редукцио” — возврат). Эти организмы — преимущественнобактерии, грибы, простейшие, мел­кие беспозвоночные — в процессе жизнедеятельностиразлагают 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 называюттрофическими  уровнями. Первый трофический уро­вень образуют продуценты, второй— первичные консументы, третий — вторичные консументы и так далее. Многие животные питаютсяболее, чем на одном трофическом уровне, поедая как растения, так и пер­вичныхконсументов или как первичных консументов, так и вторичных. Таким образом, вэкологической системе компоненты биоценоза выполняют различные экологическиероли: фитоценоз автотрофен и состоит из продуцентов, в биоценоз входят гетеротрофные консументы  пяти уровней и  редуценты, в составе микробиоценоза — автотрофные хемосинтетикии гете­ротрофные редуценты. Но все они представляют собой звенья трофическихцепей.

Разные трофические цепи, в свою очередь, связа­ны между  собой общими  звеньями, образуя очень сложную  систему, называемую трофической сетью.

Трофическая цепь в биогеоценозеесть одновре­менно  цепь энергетическая, т.е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям. Потокэнергии через экосистему можно измерить в различных ее точках, установив тем самым,какое количество солнечной энергии содержится в органи­ческих  веществах,образованных в процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в рас­тительномматериале, может использовать растительноядноеживотное; какую часть этой энергии успевает использовать растительноядное,прежде, чем его съедает плотоядное, и так далее, от одного трофи­ческого уровняк другому.     

3. Антропогеннаядеятельность как источник помех.

В настоящее время на Земле практически неосталось экологических систем, не подверженных в той или иной мере влияниючеловека. Влияние чело­века на экосистемы в процессе техногенеза весьмаинтенсивно, поскольку своей деятельностью он создает направленные помехи вмеханизмах естественной об­ратной связи. Они отличаются от естественных помех инеявляются инструментом отбора, поскольку в процессе эволюции организмы к нимне приспособи­лись и приспособиться, как правило, не успевают, за исключениемвидов, дающих десятки поколений в год (например, растительноядные клещи припостоянном воздействии ядохимикатов способны образовывать невосприимчивые ктоксическому воздействию расы за счет отбора особей, наследственно устойчивых кданному веществу, иначе говоря — мутантов).

Отклонение от нормы некоторых параметров сре­ды врезультате антропогенного воздействия зачастую выходят за пределы, отвечающиенормам  реакции организмов на эти параметры. Так, применение герби­цидов (веществ, уничтожающих сорняки) вносит помехи в биогеоценоз в целом. Трава,являю­щаяся и продуцентом, и средообразователем, и источником  энергии дляпоследующих трофических звеньев, погибает под воздействием гербицидов. С еегибелью исчезают экологические ниши насекомых. Все это прямо сказывается на ихпопуляциях: наруша­ется режим обитания, питания, часть особей погибает, аоставшаяся часть оказывается в условиях, неблагоп­риятных для размножения, ивозможность свободного и случайного обмена генетической информацией(пан-миксия) становится ограниченной. Наконец, и на уровне отдельной особипроисходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитостигербицидов, часть оказывается к ним толерантной, а у части отме­чаютсяизменения в хромосомах (мутации), меняющие наследственность. В рассмотренномпримере наблюда­ются разрывы в каналах обратной связи при передаче информацииот особи к популяции, а от нее к биоцено­зу.     

Применение ядохимикатов создает так называе­мыечастичные помехи, которые разрушают лишь отдельные звенья в отдельныхтрофических и энерге­тических цепях, не разрушая пищевых сетей в целом. Кполной деградации всей экологической системы они обычно не приводят. Выброс в атмосферуксенобиотиков (чуждых окружающей среде веществ) или превышение есте­ственногоуровня некоторых компонентов атмосферы меняет соотношение газов воздуха исоздает помехи реакциям фотосинтеза, а в некоторых случаях просто убиваетлиству. Повышение содержания в поч­ве индустриальных райновмарганца, хрома, никеля,  меди, кобальта, свинца снижает первичную продук­тивность.Подобные помехи ведут к разрушению экосистемы в целом, так как уничтожаетсяосновной трофический уровень — биопродуценты. В этом случае  говорят определьных помехах. Вырубка леса или распашка целинной степи полностьюликвидируют экосистемы и в лучшем случае приводит к возникновению на их местеновых, а в худшем — к эрозии почв.

За разрушением экосистем в конечном итоге можетпоследовать и разрушение биосферы в целом или резкое снижение еепродуктивности. Вырубка лесов, эрозия почв, замещение ландшафтов горными выработками и урбанизация снижают общую биомас­су фотосинтетиков и нарушаютнепрерывность биотического круговорота на значительных террито риях. Помехимогут действовать не только быстро, но и постепенно, прерывая поток информациимежду отдельными звеньями пищевых цепей.      С экологических позиций антропогенное загрязнение окружающей среды представляетсобой комплекс помех в экосистемах. Бездействующих на потоки энергии иинформации в пищевых (энергетических) цепях. Эти помехи не являютсяпериодическими  и часто  превышают нормы реакции живых организмов, поэтому вотличие от естественных помех они ведут не к естественному отбору, а к массовойгибели организ­мов.

Загрязнение среды — сложный многообразныйпроцесс. 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 (ак­цепторами)служат  основные компоненты  биотопа (местообитание биотического сообщества):атмосфера, гидросфера, литосфера. Косвенными объектами за­грязнения (жертвами)являются составляющие биоценоза — растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны: срединих промышленные предприятия, теплоэнерге­тический комплекс, транспортные ибытовые отходы, отходы животноводства, а также химические вещест­ва, намеренновносимые человеком в экосистемы для защиты от вредителей, болезней исорняков.     

Среди ингредиентов загрязнений — тысячи хими­ческихвеществ, особенно металлы и оксиды, токсины, аэрозоли. Загрязнителем может бытьлюбой физичес­кий агент, химическое вещество и биологический вид(микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или возникающие в ней вколичествах, выходящих за рамки своей обычной концентрации — предельных ес­тественныхколебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Различают антропогенные загрязнители, разру­шаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят вестественные кругово­роты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаютсяразрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговоротыи накап­ливаются  в пищевых цепях и в биотопах.

Загрязнение означает не просто внесение ватмосферу, почву и воду тех или иных чуждых им компонен­тов. В любом случаевоздействию  подвергается биогеоценоз в целом. Кроме того, избыток или недоста­токодних веществ в природной среде или просто присутствие в ней других веществозначает изменение режимов экологических факторов или их составов,отклоняющихся от требований экологической ниши того или иного организма (илизвена в пищевой цепи). При этом нарушаются процессы обмена веществ, сни­жаетсяинтенсивность ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивность биоценоза вцелом.

Итак, загрязнение окружающей среды есть вне­сениев экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих кругово­рот веществ, ихассимиляцию, поток энергии, вследствие чего экосистема разрушается или снижаетсвою продуктивность.

Отрицательное влияние изменения качества внеш­нейсреды на метаболизм живых организмов получило название “экологической ловушки”.Наиболее ярки­ми примерами являются воздействие на физиологические процессы ворганизме человека метилртути (болезнь “Минамата”), а также влияние некоторыхпестицидов.

В свое время создание высокоэффективного ядо­химикатадля борьбы с вредителями растений — дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) — былоотмечено Нобелевской премией, поскольку его применение су­лило реальнуювозможность сохранять урожайность агроценозов илесные насаждения. Мировое производ­ство ДДТ в течение почти 30 лет достигалоежегодно 100 тыс.т. Препараты ДДТ создавали помехи в экосис­темах для экономически вредных консументов и защищали урожаи. Но и сам препарат, инекоторые его примеси помимо токсичности для теплокровных жи­вотных, способныпрогрессивно накапливаться в звеньях пищевых цепей. При содержании в воде пре­паратаДДТ в дозировке 0,0014 частей на миллион его содержание в планктоне составляетуже 5,0 частей на миллион, а в мышцах рыб — 221 часть, т.е. при прохождении егопо трофической цепи происходит концентрирование более чем в 10 тыс. раз! Когдаэтот факт был установлен, практически все страны мира (за исключением  Китая инекоторых других развиваю­щихся стран) подписали Конвенцию  о запрещениипроизводства и применения ДДТ.

Последствия загрязнения далеко не всегда ощу­щаютсясразу. Скачкообразным проявлениям загрязнения нередко предшествуют скрытые.Важна своевременная косвенная индикация загрязнения в начальные  моменты еговоздействия.     

Загрязнение — это не только выброс в природнуюсреду вредных веществ. При отводе воды от систем охлаждения в естественныеводоемы происходит изме­нение естественного режима температуры, т.е. тепловоезагрязнение. В качестве загрязнения можно рассмат­ривать  и отклонение отоптимальных  параметров уровней шума, освещенности, радиоактивности.     

В качестве системы помех следует рассматриватьразрушение биогеоценозов при открытой добыче пол­езных ископаемых,регулировании  водотоков, осушении, эрозии почв. Источником помех являютсяшахтные  отвалы и терриконы, в которых идут сложные физико-химические процессыс выделением вред­ных веществ в атмосферу, воду и почву.      Среди загрязненийвыделяют механическое, химическое, физическое, биологическое, микробиоло­гическое.Механическое заключается в засорении среды агентами, оказывающими лишьмеханическое воздей­ствие без физико-химических последствий; химическое — визменении естественных химических свойств сре­ды, в результате которогоповышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ длярассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормальноотсутству­ющих в ней или в концентрациях, превышающих норму.

Загрязнение физическое подразделяют на:  

1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретоговозду­ха, отходящих газов и воды;

2) световое — нарушение естественнойосвещенности местности в результате воздействия искусственных источников света,приво­дящее к аномалиям в жизни животных и растений, или снижения уровняестественной освещенности из-за задымленностинижних слоев атмосферы;

3) шумовое, образующееся врезультате увеличения интенсивности и повторяемости шумов сверх природногоуровня;

4) электромагнитное,появляющееся в результате из­менения электромагнитных  свойств среды (от линийэлектропередачи, радио и телевидения, работы некото­рых промышленных установоки т.п.), приводящее к глобальным и локальным геофизическим аномалиям и изменениямв биологических структурах;  

5) радиоактивное, связанное спревышением естественногоуровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Биологическое и микробиологическое загряз­нение возникаетслучайно или в результате хозяйственной деятельности человека.     

Все эти различные по происхождению и характе­рувоздействия факторы имеют один объединяющий их признак: они являются помехами вэкологических системах и популяциях и ведут к одному и тому же результату —снижению продуктивности популяции, затем экосистемы в целом, а далее — к ихраспаду.     

Рассматривая процесс загрязнения в широкомсмысле, с позиций теории помех, его можно классифи­цировать следующим образом:      

— ингредиентное загрязнение как совокупность веществ,количественно или качественно чуждых ес­тественным биогеоценозам;      

— параметрическое загрязнение, связанное с из­менениемкачественных параметров окружающей среды;       />

—          биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии насостав и структуру популяций живых организмов;       

—          стациально-деструкционное загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и эко­логическихсистем в процессе природопользования.

Последствия загрязнения среды кратко можнообозначить следующим  образом:      

1.  Загрязнение среды естьпроцесс нежелатель­ных потерь вещества, энергии, труда и средств, приложенныхчеловеком к добыче и заготовке сырья и материалов, превращающихся  вбезвозвратные отходы,рассеиваемые в биосфере.      

2.  Загрязнение имеет следствиемнеобратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и биосферы вцелом, включая воздействие на физико-химические параметры среды.      

3.  Вследствие загрязнениятеряются плодород­ные земли, снижается продуктивность экологических систем ибиосферы в целом.      

4.  Загрязнение прямо иликосвенно ведет к ухуд­шению физического и морального состояния человека какглавной производительной силы общества.      

5.  Защита окружающей среды отзагрязнения — одна из ключевых задач в общей проблеме оптимиза­цииприродопользования, сохранения качества среды для настоящего и будущихпоколений людей.     

Воздействие человека на биосферу на всех этапахего взаимодействия с природой служило источником помех. Первоначально оносводилось к воздействию человека как биологического вида; затем наступил периодсверхинтенсивной охоты без изменения экосис­тем, сменившийся   изменениемэкосистем через естественно идущие процессы — пастьбу, усиление роста травпутем их выжигания и т.п. На следующем этапеизменение экосистем интенсифицировалось путем рас­пашки и широкой   вырубкилесов. Наконец, современный период характеризуется глобальным из­менением всехэкологических компонентов биосферы в целом.      Воздействие человека набиосферу сводится к четырем основным формам:      

1) изменение структуры земнойповерхности (рас­пашка степей, вырубка лесов, мелиорация, созданиеискусственных озер и морей и другие изменения режи­ма поверхностных вод и т.д.);

2) изменение состава биосферы,круговорота и баланса слагающих ее веществ (изъятие ископае­мых, созданиеотвалов, выброс различных веществ в атмосферу и водные объекты, изменение влагооборота);

3) изменение энергетического, вчастности, тепло­вого баланса отдельных районов земного шара и всей планеты;  

4) изменения, вносимые в биоту в результате истребления некоторых видов,создание новых пород животных  и  сортов растений, перемещение их на новыеместа обитания.     

В настоящее время человек эксплуатирует более 55%суши, использует около 13% речных вод, сводит леса в среднем до 18 млн.га вгод. В результате застройки, горных работ,опустынивания и засоления теряется от 50 до 70 тыс.км2земель в год, при этом 15% всей мировой суши уже деградировало из-завмешательства человека. При строительных и горных работах перемещается более 4тыс.км3 породы в год, извлекается изнедр Земли ежегодно 100 млрд.т руды, сжигается 7 млрд.т услов­ного топлива,выплавляется более 800 млн.т различных металлов, рассеивается на полях свыше500 млн.т минеральных  удобрений и более 4 млн.т ядохимика­тов, треть которыхсмывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в атмосфере. Внастоящее время в практике используется до 500 тыс. химичес­ких соединений, изних около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. токсич­ны.

Несовершенство современной технологии не поз­воляетполностью перерабатывать минеральное сырье. Большая его часть возвращается вприроду в виде отходов. Готовая продукция составляет всего лишь 1 — 2% отиспользуемого сырья, а все остальное идет в отходы, что свидетельствует онеразумном подходе к природным  ресурсам. Ежегодно в биосферу поступает более30 млрд.т отходов: бытовых и промышленных-жидких,твердых и газообразных, загрязняющих ат­мосферу, гидросферу и литосферу.

 

4. Кислотные дожди.

Сера — это важный биофильный элемент. В живот­ныхтканях  она находится в составе белков и аминокислот, а в растительных — всоставе эфирных масел.     

Основным природным источником серы служатвулканы, с выбросами которых в атмосферу поступа­ют диоксид серы, сероводород иэлементная сера общим количеством 4 — 16 млн.т (в пересчете на диоксид серы). Крометого, сероводород является продуктом жизнеде­ятельности бактерий-хемосинтетиков,обитающих на суше и в океане. В виде сульфат-иона сера содержится в природныхводах, средняя его концентрация состав­ляет 2,65 мг SO4/1 г Н20.В составе многих минералов (уголь, нефть, железные, медные и другие руды) неор­ганическаясера встречается в земной коре.     

В атмосфере соединения серы претерпевают целыйряд превращений (см рисунок ниже). Сероводород последо­вательно, в рядступеней, окисляется до диоксида серы, который, в свою очередь, тоже окисляетсядо серного ангидрида в результате фотохимического и радикального механизмов еговзаимодействия с ком­понентами атмосферы, причем эти  процессы существенно ускоряютсяв присутствии оксидов азота или углеводородов, а также оксидов железа, алюми­ния,хрома и других металлов. Атмосферная влага тоже способствует окислению диоксидав триоксид: в дождливую или туманную погоду время существова­ния атмосферногодиоксида серы не превышает 50 — 60 мин.

Атмосферный цикл соединений серы.

/> /> /> /> /> /> /> /> <td/>

Вывод из атмосферы

 

Триоксид серы легко взаимодействует с частица­миатмосферной  влаги и образует растворы серной кислоты. Реагируя с аммиаком илиионами металлов, присутствующими в атмосферной влаге, серная кисло­та частичнопереходит в соответствующие сульфаты. В основном это сульфаты аммония, натрия,кальция. Образование сульфатов происходит и в процессе окис­ления на поверхноститвердых частиц, взвешенных в воздухе. Образовавшиеся сульфаты сохраняются в ат­мосферене более 5 дней.     

Значительная часть соединений серы оседает наземлю с атмосферными осадками. Таким образом, из атмосферы сера снова попадаетв гидросферу и в почву. Дождевая вода всегда имеет более кислую реакцию, чем поверхностные воды, ее рН составляет 5,6. Вестественном цикле подобным путем обеспечивается необходимое подкисление почвы и почвенных раство­ров, позволяющеетрансформировать минеральные питательные вещества в доступную для растений рас­творимуюформу.      Однако уже к 1976 г. 65% всех поступлений серы в атмосферу имело антропогенное происхождение, из них 95% приходилось надиоксид серы. Таким обра­зом, поступление серы из природных источников былопревышено более чем в два раза. Сернистый ангидрид в промышленности   образутся при сжигании угля и нефти и при обжигесульфидных руд меди, никеля, свинца, цинка. Соединения серы содержатся и в вы­бросахавтотранспорта.     

В первые моменты после выброса диоксида серы ватмосфере практически отсутствуют частицы серной  кислоты и сульфатов. Современем доля SO2 в воздухе уменьшается, одновременно растет долясеры в виде  серной кислоты и сульфатов. Количество серной кислоты в атмосфере достигает максимума спустя 10часов 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. Повышениесодержания диоксида и триоксида серы в атмосферепривело к появлению кислотных дождей (рН около 4). Кислотный дождь — одна из наиболее тяжелых форм загрязнения окружающей среды.Максимальный от­рицательный эффект кислотные дожди и газовые выбросы наносятатмосфере, а через нее — флоре и фауне. Этим же путем загрязняются водоемы. Подвоздействием кислотных дождей закисляются почвы,что приводит к нарушению ионообменных процессов и буферных свойств почвы.Помимо этого в закисленной почве облегчаетсяпереход металлов из почвы в раство­ренную форму, доступную для растений, такимобразом растения могут с почвенными растворами получать токсичные для них ибольшинства живых организмов металлы — цинк, железо, марганец, алюминий. Этимже путем интенсифицируется процесс выделения в почве сероводорода, токсичногодля растений и микро­организмов.

5. Оценказагрязнения воздушного бассейна.

Для оценки загрязнения воздушногобассейна необходимо расчитать фактор опасности загрязнения, которыйрассчитывается по формуле:

/>,

где

j — факторопасности загрязнения,

Ci— физическая концентрация загрязняющего вещества (мл г/м3),

ПДК — предельно допустимаяконцентрация вещества; верхний предел лимитирующий факторы среды, при которыхих 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 jбольше 1, то существует опасность загрязнения воздушного бассейна.

Если jменьше либо равно 1, то фактическая концентрация загрязняющих веществ непревышает установленных нормативов.

Для специально охраняемых территорийj не должно превышать 0.8.

Т.к. на организм действует неодно, а несколько веществ, то говорят об эффекте суммации:

/>

При оценки опасности загрязненияследует учитывать фоновую концентрацию — это загрязняющие вещества от другихисточников:

/>,

где

Сфi — фоновая концентрация.

Одним из факторов, который влияетна загрязнение воздушного бассейна, является перенос и рассеивание загрязняющихвеществ в атмосфере.

На рассеивание влияют скорость инаправление ветра, температурная стратификация атмосферы, температура воздуха вмомент выброса, осадки и др. факторы.

Наиболее важная характеристикаатмосферы — устойчивость. Устойчивость — это способность препятствоватьвертикальным движениям и сдерживать турбулентность. В этом случае загрязняющиевещества, выброшенные вблизи поверхности, будут задерживаться в местах выброса.

Устойчивость зависит от измененийтемпературы воздуха с высотой — температурной стратификацией.

Выделяют три типа состоянияатмосферы:

1)  Безразличная— изменение тимпературы на 10на каждые 100 м.

2)  Неустойчивая— падает более чем на 10на каждые 100 м.

3)  Устойчивая— менее чем на 10на каждые 100 м. Это состояние наименееблагоприятное для интенсивного рассеивания.

При оценки рассеиваниязагрязняющих веществ температурная стратификация учмтывается с помощьюкоэффициента А, который изменяется от 140 до 250 для различных районов.

На распространение оказываетвлияние температура атмосферы в момент выброса, tГВС.

По этому признаку все выбросыделят на “холодные” и “горячие”.

“Холодные” — если разница междутемпературой выброса и температурой атмосферы приблизительно равна нулю, />.

“Горячие” — если разница междутемпературой выброса и температурой атмосферы больше нуля, />.

На распространение загрязняющихвеществ влияет скорость ветра. “Опасная” скорость ветра определяется конкретнымисточником, чем меньше скорость ветра, тем она опасней.

Каждый источник выброса характеризуетсяопределенными параметрами:

1)  Объемгазовоздушной смеси — V [m3/c]:

/>,

где

D —диаметр источника [m].

2)  Скоростьвыхода смеси — W [m/c].

3)  Температурасмеси — t [0C].

4)  Интенсивностьвыброса смеси — M [г/с].

5)  Высота источника — H [m].

6)  Диаметрустья источника — D [m].

“Опасная” скорость ветра, Um, определяется через безразмерную величину />, причем для “горячих” и“холодных” источников по разным формулам.

Для “горячих” выбросов:

/>.

В соответствии с /> определяют Um:

Um=0,5м/с, при />;

Um=/> м/с, при />;

Um=/> м/с, при />, где

/>.

Для “холодных” выбросов:

/>.

В соответствии с /> определяют Um:

Um=0,5м/с, при />;

Um=/> м/с, при />;

Um=/> м/с, при />.

Для определения фактора опасностизагрязнения j необходимо определить максимальную концентрациюзагрязняющего вещества в приземном слое Cmax:

/> ,где

A —коэффициент температурной стратификации;

M —интенсивность выброса;

F —безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ ввоздухе, который определяется как:

F=1, длягазообразных примесей

F=2, длямелкодисперсных аэрозолей при степени очистки 90%

F=2,5,для мелкодисперсных аэрозолей при степени очистки от 90% до 75%

F=3, приотсутствии очистки или степени очистки менее 75%;

H —высота источника;

V — объемгазовоздушной смеси;

/> —разность температур;

m и n — коэффициенты, учитывающиеусловия выхода газовоздушной смеси, которые расчитываются следующим образом:

m при f<100  /> ,

при f/>100 />;

n=1 при />,

/> при/>,

/> при/>.

Для оценки опасности загрязнениянеобходимо рассчитать Cmax, максимальнуюконцентрацию загрязняющего вещества в приземном слое, для каждого загрязняющиговещества и сопоставить их с соответствующими ПДК:

/>.

Для двух источников рассчитывают Cmax для каждого изисточников.

Если опасность загрязнения j больше единицы, то необходимо рассчитать ПДВ (предельно допустимыйвыброс):

/>, где

/> изменяется от единицы дочетырех, в зависимости от местности, где произошел выброс.

Если компоненты обладают эффектомсуммации, то следует определить опасность загрязнения с учетом этого эффекта.

Для этого необходимо определитьрасстояние Xmax от источника, на которомбудет образовываться Cmax:

/>,где

F —коэффициент осаждения;

H —высота источника;

d —параметр, учитывающий условия выброса:

/>.

/>

В точке Xmax2Cmax будетувеличиваться на некоторую величину от первого источника. Установить этувеличину можно с помощью коэффициента S, его определяютпо графику в соответствии с величиной />,для Xmax1, где a— расстояние между источниками. Тогда опасность загрязнения для Xmax1 пересчитывается по следующейформуле:

/>,где C2=S2*Cmax2.

Как уже было сказано ранее S2 определяется по графику.

Для Xmax2:C1=S1*Cmax1,где S1 определяют по графику исходя изпараметра /> и соответственно />.

/>

6. Подготовкаводы для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

При расположении промышленных предприятий в го­родахили вблизи них, а также при решении о совместной очистке сточных вод группыпредприятий промышленной зоны и близлежащего жилого массива загрязненныепроизводственные воды могут сбрасываться в городскую водоотводящую сеть.Очистка смеси бытовых и производст­венных сточных вод  в этом случае осуществляетсяна единых очистных сооружениях. В связи с тем что в сточ­ных водах промышленныхпредприятий могут содержать­ся специфические загрязнения, их спуск в городскуюводоотводящую сеть ограничен комплексом требований, установленных “Правиламиприема производственных сточных вод в системы канализации населенных пунк­тов”(М., ЛКХ, 1987).    

Выпускаемые в водоотводящую сеть производствен­ныесточные воды не должны: превышать расходы сточных вод и содержание взве­шенных,всплывающих веществ, установленные для кон­кретного промышленного предприятия;нарушать работу сетей и сооружений; содержать вещества, которые способнызасорять тру­бы водоотводящих сетей или отлагаться на стенках труб: оказыватьразрушающее действие на материал труб и элементы очистных сооружений; содержатьгорючие примеси и растворенные газообразные вещества, способные образовыватьвзрывоопас­ные смеси в водоотводящих сетях и очистных сооруже­ниях; содержатьвредные вещества в концентрациях, пре­пятствующих  биологической очистке сточныхвод или сбросу их в водоем (с учетом эффективности очистки); иметь температурувыше 40°С; иметь рН за пределами 6,5 — 9; содержать опасные бактериальныезагрязняющие ве­щества; иметь ХПК, превышающую БПКполн более чем в1,5 раза.   

Производственные сточные воды, не удовлетворяющиеуказанным  требованиям, должны подвергаться предва­рительной очистке. Степеньэтой очистки должна быть согласована с организациями, проектирующими очистныесооружения населенного пункта.   

Объединение сточных вод, способных вступать в хи­мическиереакции с выделением ядовитых или взрыво­опасных газов и образовывать эмульсии,а также имею­щих большое  количество нерастворенных  веществ, не допускается.Запрещаются залповые сбросы сильноконцентрированных производственных сточныхвод. При значительных колебаниях их состава в течение суток необходимопредусматривать емкости — усреднители, обес­печивающие равномерный выпускводы.   

Сточные воды, в которых могут содержаться радио­активные,токсичные и бактериальные загрязнения, пе­ред выпуском в городскуюводоотводящую сеть должны быть обезврежены и обеззаражены. Выпуск  концентри­рованныхматочных и кубовых растворов непосредствен­но в водоотводящуюсеть запрещается. Незагрязненные сточные воды принимают в городскую сеть в техслучаях, когда необходимо разбавление сильноконцентрирован­ных загрязненных стоков. Ограничение приема незагряз­ненныхсточных вод обусловлено нецелесообразностью перегрузки городской сети водой, котораяне требует очи­стки и может быть использована на производстве или спущена в водосточнуюсеть. При наличии в производст­венных сточных водах только минеральныхзагрязнений выпуск этих вод в городские коллекторы также нецеле­сообразен, таккак после локальной обработки эти воды могут быть использованы в производствеили выпущены в водоем.   

Во избежание коррозии водоотводящихколлекторов и очистных сооружений или нарушения процессов биоло­гическойочистки кислые и щелочные производственные сточные воды при спуске в водоотводящую сеть следует либо нейтрализовать, либоусреднять.   

Для обеспечения нормальной работы городских очи­стныхсооружений при совместной очистке производствен­ных и бытовых сточных воднеобходимо соблюдать ряд условий. Очищаемая смесьэтих сточных вод в любое время суток не должна иметь: температуру ниже 6 и вы­ше30°С; активную реакцию среды ниже 6,5 и выше 8,5; общуюконцентрацию растворенных солей более 10 г/л; нерастворенныхмасел, смол, мазута; биологически трудноокисляемых органических  веществ  и “жестких” ПАВ;  концентрацию  вредных  веществ, превышающую предельнодопустимую  концентрацию (ПДК);  веществ, для  которых не установлены  ПДК  в воде водоемов, и др.   

Допустимое содержание органических веществ, оцени­ваемых по ВПК, должно определяться расчетом. При этом ВПК производственных сточных водне должна при­водить к превышению БПК сточных вод, принятой при проектированииочистных сооружений. Допустимые концентрации веществ, не удаляемых на очистныхсоору­жениях, должны  определяться исходя из их ПДК в воде водоемов.   

ХПК  при совместной биологической очисткепроизвод­ственных и бытовых сточных вод не должна превышать БПКполнболее чем в 1,5 раза. Минимальное содержание биогенных элементов в смесиопределяется из соотношения 100: 5: 1 (БПКполн: аммонийный азот:фосфор). Ес­ли это соотношение не выдерживается, то перед сооруже­ниямибиологической очистки в сточные воды необходимо  вводить дополнительное количество  биогенных эле­ментов в виде растворов аммиачной воды, фосфорнокис­лого калия и др.   

При совместной биологической очистке производствен­ныхи бытовых сточных вод механическая очистка мо­жет быть как раздельной, так исовместной. Раздельную механическую очистку следует принимать для взрывоопасныхпроизводственных сточных вод. При необходимости химической илифизико-химической очистки производственных сточных вод, а также при раздельнойоб­работке осадков производственных и бытовых сточных вод также применяетсяраздельная механическая очи­стка. Расчет сооружений биологической очисткиследует производить по сумме органических загрязнений, выра­женных БПКполн. Состав сооружений долженвыбираться в зависимости от характеристики и количества поступа­ющих на очисткусточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования осадка иместных усло­вий.

Кроме того сточные воды влияют на водоемы,которые используются для хозяйственных нужд. Природный химический состав и свойства воды поверх­ностных водоемов формируются в зависимостиот гидрогеологических, почвенных, климатических и других осо­бенностей районарасположения. Естественный характер изменениясостава воды связан с сезонными колебаниями гидрометеоусловий и интенсивностибиологических про­цессов.   

Существующую роль в ухудшении качества воды иг­раетхозяйственная деятельность человека, а именно свя­занное с ней загрязнениеприродных водоемов сточны­ми водами. Особенно опасен сброс производственныхсточных вод, а также поступление в водоемы с террито­рий городов и населенныхпунктов с развитой промыш­ленностью талых и дождевых вод, содержащих различ­ные токсичные вещества (металлы,нефтепродукты и дру­гие трудноокисляемыеорганические вещества),  в результате чего вода водоема может стать непригоднойдля водопользования.   

Концентрации загрязнений, содержащихся в поверх­ностномстоке с территорий промышленных предприятий, по величине сравнимы с содержаниемзагрязнений в про­изводственных сточных водах.Источниками загрязнения поверхностного стока являются выбросы в атмосферу отпромышленных предприятий и загрязненность их терри­торий.Особенно высокие концентрации загрязняющих веществ в поверхностном стокехарактерны для авто­транспортных, химических, машиностроительных и нефтеперерабатывающихпредприятий. Степень загрязнен­ности поверхностного стока во многом зависит откультуры производства — характера   технологических процессов и повторногоиспользования воды, применяемо­го оборудования, организации улавливаниявыбросов, пылеулавливания, организации складирования.   

Для поверхностных водоемов, расположенных вблизикрупных промышленных населенных пунктов, где про­изводственные сточные воды иповерхностный сток очи­щаются недостаточно, характерно ухудшение качества во­дыводоема в черте населенного пункта. Анализируя дан­ные химического состава водыреки, протекающей по территории крупного промышленного города, можно наблюдатьотчетливую тенденцию увеличения об­щей минерализации воды и содержания в нейтрудноокисляемых органических веществ, аммонийного азота, хло­ридов и сульфатов(см. таблицу ниже). Наибольшее количество загрязняющих  веществ содержится вречной воде ниже промышленных зон. По мере продвижения речной воды по городувозрастает содержание в ней компонентов про­изводственных сточных вод, напримерразличных метал­лов, концентрации которых выше вблизи промышленных зон.   

Содержание веществ в речной воде в черте города,мг/л.

Показатели Значения показателей в пунктах отбора проб (створах) 1 2 з Взвешенные вещества 3,3 9,7 19,2 Сухой остаток 237 260 415 БПКз 2,3 2,6 4,1 ХПК 21 27 33 Азот аммонийный 0,8 1,6 1,9 Хлориды 17 22 46 Сульфаты 29 38 49 Железо 0,31 0,35 0,64 Марганец 0,05 0,05 0,07 Цинк 0,04 0,05 0,06 Медь 0,02 0,02 0,02 Стронций 0,31 0,41 0,52

Приведенные примеры изменений химического соста­варечной воды в городской черте свидетельствуют о боль­шом и неблагоприятномвлиянии на него города вследствие выпусков недостаточно очищенных производст­венныхсточных вод и поступления поверхностного стока с территорий промышленныхпредприятий. Поверхност­ный сток с городских территорий — это дождевой сток,паводковые воды, снегосвал и поливомоечные воды. Все компоненты поверхностногостока несут в водоемы за­грязнения.   

Например, в сухой период года речная водасодержит меньше различных загрязняющих веществ, чем во время дождя. В дождь вреку поступают стоки с различных тер­риторий и в потоке речной водыувеличивается содержа­ние взвешенных веществ, азота аммонийных солей, био­логическиразрушаемых и трудноокисляемых органичес­кихвеществ (см. таблицу ниже).

Содержание веществ в потоке речной воды в сухойпериод

и после дождя, г/с

Показатели

Значения показателей в пунктах отбора проб/>

(створах)

1 2 3

в сухой

период

после дождя в сухой период после дождя

в сухой период

после дождя Взвешенные вещества 197 1166 298 1933 1180 5024

БПК

91 405 146 393 302 629 ХПК 1002 1410 1188 1582 2371 3409 Азот аммонийный 18 34 26 34 51 129

В пунктах, расположенных ниже промышленных зон вгороде, это увеличение количества загрязнений в потоке воды особенно заметно.Снег, выпадающий в городе, аккумулирует значитель­ное количество загрязнений, втом числе компонентов промышленного происхождения. В связи с этим свал сне­га сулиц в реку, а также поступление в нее талых вод являются существенными источникамизагрязнения реч­ной воды взвешенными веществами, нефтепродуктами, трудноокисляемыми органическими веществами. Снегосвали талые воды вносят больше загрязнений, чем дож­девые стоки:

Количество веществ, вносимое в реку

в весенний период, г в 1 с

Показатели Значения показателей в пунктах отбора (створах) 1 3 талые воды снег талые воды снег

Взвешенные

вещества

2000 8400 7800 600 ХПК 2600 3400 2200 1200 Азот аммонийный 70 60 40 20 Нефтепродукты — 200 180 20

   В таблицах даны показатели количества загряз­няющихвеществ в конкретном створе реки. Для опре­деления концентрации загрязненийнеобходимо знать расход воды в реке.   

Таким образом, совершенно очевидно, что для пре­дотвращениязагрязнения поверхностных водоемов про­изводственными сточными водами иповерхностным сто­ком с производственных территорий необходима эффек­тивнаяочистка стоков от всех вредных веществ, способ­ных сделать воду поверхностныхводоемов непригодной для различных целей  водопользования. Для сохране­ниякачества воды поверхностных водоемов разработа­ны условия выпускапроизводственных сточных вод. Об­щие условия выпуска сточных вод любойкатегории в поверхностные водоемы определяются хозяйственной зна­чимостью ихарактером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некотороеизменение состава воды в водоемах, однако это не должно заметно отра­жаться  наего жизни и возможностях дальнейшего ис­пользования в качестве источникаводоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственныхцелей.   

Условия выпускапроизводственных сточных вод в во­доемы регламентируются “Правилами охраныповерх­ностных вод от загрязнения сточными водами” и “Прави­лами санитарнойохраны прибрежных  районов морей” Министерства здравоохранения СССР,содержащими указания по предотвращению и устранению загрязненияпроизводственными сточными водами поверхностных во­доемов — рек, озер,искусственных каналов, водохрани­лищ и морей.   

Наблюдение за санитарным состоянием водоемов исоблюдением условий выпуска производственных сточ­ных вод осуществляетсясанитарно-эпидемиологическими станциями и бассейновыми управлениями.    Порядокосуществления контроля качества воды по­верхностных водоемов определяетсясезонными колеба­ниями состава воды и характером их хозяйственного ис­пользования.Контроль заключается в периодических комплексных обследованиях водоемов и вхимических, микробиологических и гидробиологических анализах об­разцов воды.Число пунктов отбора и количество отоб­ранных проб определяется в соответствиис гидрологиче­скими особенностями водоема и расположением источни­ковзагрязнения.   

В отобранных образцах воды определяются следую­щиепоказатели: температура, прозрачность, запах, рН, содержание взвешенныхвеществ  и их зольность, сухого остатка и его зольность, жесткость, щелочность,содер­жание растворенного кислорода, окисляемость, БПК, ХПК, содержание общегожелеза, кальция, азота, аммо­нийных солей, нитритов, нитратов, сульфатов,фосфатов, хлоридов. Кроме того, в соответствии с местными услови­ямипроизводится анализ на содержание специфических компонентов производственныхсточных вод — металлов, нефтепродуктов, пестицидов.   

Микробиологические и гидробиологические анализыдополняют данные о химическом составе и характеризу­ют степеньэпидемиологической опасности и эффект воз­действия сбросов производственныхсточных вод на эко­систему водоемов. Содержание вредных веществ в воде водоемови в производственных стоках нормируется на основе опреде­ления предельнодопустимых концентраций (ПДК) — ос­новного гигиенического критерия качестваводы водоемов, используемого органами Государственного контро­ля. ПДК — этомаксимальные концентрации, при кото­рых вещества не оказывают прямого илиопосредован­ного влияния на состояние здоровья населения и не ухуд­шаютгигиенических условий водопользования.   

ПДК устанавливаются на основе определения влия­ниявеществ на организм человека с учетом различных признаков вредности(токсичности, изменения органолептических свойств воды и санитарного режимаводоемов). ПДК для используемого вещества устанавливается по то­му признакувредности, при котором концентрация этого вещества наименьшая, и этот признакустанавливается для данного вещества лимитирующим.   

В нашей стране ПДК приняты как основной норматив,слу­жащий для предупредительного и текущего санитарного надзора. Соблюдениеэтого норматива на практике спо­собствует сохранению воды поверхностныхводоемов, при­годной для быта и отдыха населения. Это — основной критерийэффективности разрабатываемых и проводимых водоохранных мероприятий, основарасчета предельно попустимого сброса предприятий (ПДС), основа прогно­закачества воды при развитии промышленности в новых осваиваемых районах.     

Нормативные качества воды водоемовхозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Пра­вилаустанавливают нормативы качества воды для водо­емов по двум видам водопользования:к первому виду относятся участки водоемов, используемые в качестве источникадля централизованного или нецентрализованного хозяйственно-питьевоговодоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ковторому виду — участки водоемов, используемые для ку­пания, спорта и отдыханаселения, а также находящиеся в черте населенных пунктов.   

Отнесение водоемов к тому или иному виду водополь­зованияпроизводится органами Государственного сани­тарного надзора с учетом перспективиспользования водо­емов. Приведенные в правилах нормативы качества воды во­доемовотносятся к створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км вышеближайшего по течению пун­кта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевоговодоснабжения, места купания и организованного отдыха, территория населенногопункта и т.д.), а на  непроточных водоемах и водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.   

Для  каждого из двух видов водопользования прави­ламиустановлены приведенные ниже показатели состава воды водоема в пунктаххозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.   

Растворенный кислород. В воде водоема (после сме­шения с ней сточныхвод) количество растворенного кис­лорода не должно быть менее 4 мг/л в любойпериод года в пробе, отобранной до 12 ч дня.   

Биохимическая потребность в кислороде. Полная потребность воды в кислороде при температуре20°С не  должна превышать 3 и 6 мг/л для водоемов соответственно первого ивторого вида, а также морей.   

Взвешенные  вещества. Содержание  взвешенных ве­ществ в воде водоемапосле спуска сточных вод не дол­жно увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/лдля во­доемов соответственно первого и второго вида. Для водо­емов, содержащихв межень более 30 мг/л природных  минеральных веществ, допускается увеличениеконцент­рации взвешенных веществ в воде до 5%. Сточные воды, содержащиевзвешенные вещества со скоростью осаж­дения более 0,4 мм/с для проточных водоемови более  0,2 мм/с для водохранилищ, спускать запрещается.   

Запахи и привкусы. Вода не должна приобретать за­пахов и привкусовинтенсивностью более 3 баллов для морей и 2 баллов, обнаруживаемых для водоемовперво­го вида непосредственно или при последующем хлориро­вании и для водоемоввторого вида непосредственно. Вода не должна сообщать посторонних запахов ипривку­сов мясу рыбы.   

Окраска. В столбике воды высотой 20 см для водоемов  первого вида и 10 см дляводоемов второго вида и морей окраска не должна обнаруживаться.   

Реакция воды. После смешения  со сточными водами реакция воды водоема должна  быть 6,5/>рН/>8,5.   

Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должнаоказывать прямое или косвенное вредное дей­ствие на здоровье населения.   

Плавающие примеси. Сточные воды не должны содержать минеральныхмасел и других плавающих веществ в таких количествах, которые способныобразовать на поверхности водоема пленки, пятна и скопления.   

Возбудители заболеваний. В воде водоемов не дол­жно быть возбудителейзаболеваний. Сточные воды, со­держащие возбудители заболеваний, должныподвергать­ся обеззараживанию после предварительной очистки. Методыобеззараживания биологически очищенных сточ­ных вод должны обеспечиватьколи-индекс не более 1000 при содержании остаточного хлора не менее 1,5 мг/л.Коли-индекс для морской воды должен быть согласован с органами Государственногосанитарного надзора.   

Минеральный состав. Для водоемов первого вида ми­неральный состав недолжен превышать по плотному ос­татку 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/ли сульфа­тов 500 мг/л, а для водоемов второго вида состав норми­руется поприведенному выше показателю “Привкусы”.   

Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем недолжна повышаться ле­том более чем на 3° по сравнению  со среднемесячнойтемпературой воды самого жаркого месяца года за пос­ледние 10 лет.    

Нормативы качества воды водоемов, используемых врыбохозяйственных целях. Эти нормативы установлены применительно к двум видам водопользования: к перво­му виду относятся водоемы, используемые для воспроиз­водстваи сохранения ценных сортов рыб; ко второму — водоемы, используемые для всехдругих рыбохозяйст­венных целей. Вид рыбохозяйственного использования во­доемаопределяется органами Рыбоохраны с учетом пер­спективного развития рыбногохозяйства и промысла. Нормативы состава и свойств воды водоемов, исполь­зуемыхдля рыбохозяйственных целей, в зависимости от местных условий могут относитьсяк району выпуска сточных вод при быстром смешении их с водой водоема или крайону ниже выпуска сточных вод с учетом возмож­ной степени их смешения и разбавленияна участке от места выпуска до ближайшей границы рыбохозяйствен­ного участкаводоема. На участках массового нереста и нагула рыб выпуск сточных вод неразрешается. При  выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоемы предъявляютсяболее высокие требования, чем при выпуске сточных вод в водоемы, используемые для питье­вых и культурно-бытовых нужднаселения.

Растворенный кислород. В зимний период количество растворенногокислорода не должно быть ниже 6 и 4 мг/л для водоемов соответственно первого ивторого вида, в летний период — не ниже 6 мг/л в пробе, отобранной до 12 ч днядля всех водоемов.   

Биохимическая потребность в кислороде. БПКполн при температуре 20 °С недолжна превышать 3 мг/л в водо­емах обоих видов. Если в зимний периодсодержание ра­створенного кислорода в воде водоемов первого и вто­рого видаводопользования снижается соответственно до 6 и 4 мг/л, то можно допуститьсброс в них только тех сточных вод, которые не изменяют ВПК воды.   

Ядовитые вещества. Концентрация ядовитых веществ не должнаоказывать прямое или косвенное вредное дей­ствие на рыб и водные организмы,служащие кормом для рыб.   

Температура. В результате спуска в водоем сточных вод температура воды в нем недолжна повышаться в лет­ний период более чем на 3°, а в зимний более чем на 5°.Следует учитывать, что с повышением температуры вос­приимчивость организмов ктоксичным веществам  увеличивается.

Предельно допустимые концентрации радиоактивныхвеществ в воде водоемов регламентируются “Санитар­ными  правилами работы срадиоактивными веществами и источниками ионизирующихизлучений”. />

Большое внимание в последние годы уделяется вопро­сампредупреждения и устранения загрязнений прибреж­ных районов морей. Нормативыкачества морской воды, которые должны  быть обеспечены при спуске сточных вод,относятся к району водопользования в отведенных границах и к створам нарасстоянии 300 м в сторону от этих границ.    Прииспользовании прибрежных районов морей в ка­честве приемника производственныхсточных вод содер­жание вредных веществ в морях не должно превышать ПДК,установленные по санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим показателям вредности. При этом требования к спуску сточныхдифференцированы применительно к характеру водопользования. Море рассматриваетсяне как источник водоснабжения, а как лечебный, оздоровительный, культурно-бытовойи гигиенический фактор. Правила относятся не к морю вообще, а к только к темприбрежным 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 впунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования не должныпревышать нормативы, изложенные в приложении 1 к “Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами” и в переч­не “Предельно допустимые концентрации (ПДК)  и ори­ентировочно безопасные уровни воздействия(ОБУВ) вредных веществ в воде водоемов хозяйственно-питьево­го икультурно-бытового водопользования” (1983).    

Основы нормирования в санитарной охране водоемовбазируются на ПДК отдельных вредных веществ, посту­пающих в водоемы со сточнымиводами. Практически же в их составе после соответствующей очистки при спуске вводоемы содержатся десятки различных вредных  ве­ществ, совместное присутствиекоторых может взаимно усиливать вредное воздействие.    

С. Н. Черкинским былапредложена методика расчета условий спуска производственных сточных вод присовместном присутствии в них нескольких вредных веществ. В соответствии с этойметодикой сумма концентраций всех веществ (нормируемых по одному признакувредности), выраженных в долях от соответствующих ПДК для каждого вещества вотдельности, не должна превы­шать единицы.   

В соответствии с новыми разработками ПДК и ОБУВлимитирующий  признак вредности учи­тывается при совместном содержаниинескольких вредных веществ в воде. В случае присутствия в воде веществ  1-го и2-го класса опасности рассчитывается суммарный  показатель (по методике С.Н. Черкинского)  по формуле:

/>

или

/>,

где С1, С2,…, Сi — концентрации веществ 1-го и 2-го класса опасно­сти в воде водоема; />

С1п.д., С2п.д., ...,Сiп.д.— ПДК, установленные длясоответствующих  веществ в воде водоема.

   Если при расчете условие формулы не соблюда­ется,то санитарное состояние водоема не удовлетворяет нормативным требованиям инеобходимо осуществить мероприятия по повышению эффективности очистки про­изводственныхсточных вод перед их спуском в водоем.   

Все расчеты по определению условий спуска сточныхвод в водоем следует производить для самых невыгод­ных гидрологическихусловий:    для незарегулированных рек — на средний расход наиболее маловодногомесяца гидрологического года 95%-нойобеспеченности;

для нижних бьефов зарегулированных рек — на  ми­нимальный гарантированный пропуск гидроузла;   

для озер и водохранилищ — при наименьших уровняхводы в них;   

для морей, озер, водохранилищ — при наиболеенеблагоприятном направлении течений к ближайшему пун­кту водопользования.   

Условия спуска сточных вод в водоемы, изложенныев Правилах, распространяются на все объекты канализованиянезависимо от их ведомственной подчиненности.

7. Очисткасточных вод от суспензий и взвесей.

При выборе способов и технологического оборудования дляочистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что задан­ныеэффективность и надежность работы любого очистного устрой­ства обеспечиваются вопределенном диапазоне значений концентра­ций примесей и расходов сточной воды.Например, залповые сбросы отработанных технологических растворов в термических,травильных и гальвани­ческих цехах вызывают существенное увеличениеконцентрации тя­желых металлов в сточных водах на входе в очистные сооружения.Быстрое таяние снега, а также интенсивные дожди вызывают суще­ственноеувеличение расхода поверхностных сточных вод на входе в очистные сооружения.   

Для обеспечения нормальной эксплуатации очистных сооруже­нийв указанных случаях  необходимо усреднение концентрации примесей или расходасточной воды, а в некоторых случаях и по обоим показателям одновременно. С этойцелью на входе в очист­ные сооружения устанавливают усреднители, выбор и расчеткото­рых определяются характеристиками залповых сбросов. Например, методика расчета усреднителей концентрации примесей, заключа­ющегося в определенииобъема усреднителя, зависит от значения коэффициента подавления

/>,

где Сmax — максимальная концентрация примесей в залповыхсбро­сах сточной воды;

Сср — средняя концентрация примесей всточной воде на входе в очистные устройства;

Сд — допустимая концентра­ция примесейв сточной воде, при которой обеспечивается нормаль­ная эксплуатация очистныхсооружений.

При /> объем усреднителя определяют по формуле

/> ,

где /> — превышение рас­хода сточных вод при залповомсбросе;

/> —продолжительность зал­пового сброса.

При /> объемусреднителя определяют по фор­муле

/>  .

После расчета объема усреднителя выбираютнеобходимое число секций, исходя из условия

/>,

где Н — высота секции усреднителя;

/>=0,0025 м/с — допус­тимая скорость движениясточной воды в усреднителе.   

Существует большое количество способов очисткисточных вод и различные виды их классификации. Выбор необходимых способов припроектировании станций очистки, как правило, основывается на виде иконцентрации преобладающих примесей сточных вод, а именно механических(взвешенных), растворенных и органических. В данном вопросе рассматриваетсяочистка сточных вод только от суспензий и взвесей.

Очистка сточных вод от твердых частиц в зависимости от ихсвойств, концентрации и фракционного состава на предприятиях осуществляетсяметодами процеживания, от­стаивания, отделения твердых частиц в поле действияцентробеж­ных сил и фильтрования.   

Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод — предназначено для выделения изсточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также болеемелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоковпрепятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процежива­ние сточныхвод осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители.   Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между  ними 5 — 25мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом 60 — 70°к горизонту. Размеры попереч­ного сечения решеток выбирают из условияминимальных потерь давления потока на решетке. Скорость сточной воды в зазоремеж­ду стержнями решетки не должна превышать значений 0,8 — 1,0 м/с примаксимальном расходе сточных вод. Расчет решеток сводится к определению числазазоров n, ширины решетки B ипотерь напора />сточной воды наней по формулам:

/>,

где QV — объемный расход сточной воды;

b— ширина прозора;

H —глубина коллектора;

/> — скоростьдвижения сточной воды в прозорах;

/>,

где /> — толщинастержня;

/>,

где /> — скорость в канале перед решеткой (/>=0,7 – 0,8 м/с);

k — коэффициент, учитывающийувеличение сопротивления решетки в процессе осаждения в ее зазорах примесейсточных вод, принимает­ся равным 2 — 3; />

/> — коэффициент местного сопротивления решеток;

/>; />

/> — коэффициент, характеризующий форму попе­речногосечения стержней решетки: для круглых стержней/> рав­но1,79; прямоугольных — 2,42; овальных — 1,83;

/> — угол накло­на решетки к горизонту.

При эксплуатации решетки должны непрерывноочищаться, что осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержаниипримесей в количествах менее 0,0042 м3/чдопускается ручная очистка. Промышленностьвыпускает вертикальные решетки марки РММВ-1000,применяемые при ширине и глубине коллектора, равных 1000 мм, а  также  наклонные решетки  марок  МГ/>98, МГ/>98,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 зависимостиот состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках исбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют на переработку.Однако эта процедура усложняет технологическую схему очистки сточных вод иухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устраненияэтих недостатков применяют решетки-дробилки,измельчающие задержанные приме­си, не извлекая, ихиз воды. Промышленность выпускает решетки-дробилки марок РД-200 и РД-600 с диаметромбарабанов соответ­ственно 200 и 600 мм. Средний размер измельченных ими примесейне превышает 10 мм.   

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твер­дых частиц в жидкости.При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц,сохранивших свои формы и раз­меры, и осаждение частиц, склонных к коагулированию и изменя­ющих при этом свою форму иразмеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются приобъемной концен­трации осаждающихся  частиц до 1%, что соответствует их массо­войконцентрации не более 2,6кг/м3 (длячастиц с />=2600кг/м3).    

Расчет очистных сооружений для отстаиваниясточных вод тре­бует определения скорости осаждения (скорости витания) твердых частиц в жидкости. Скорость осаждения/> может быть получена решением уравнения Стокса для движения сферической частицы в жидкости сучетом влияния силы гидравлического сопротивления, массовых сил и силыАрхимеда:

/>

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

/>

где k — коэффициент,зависящий от формы и состояния поверхно­сти частиц.Экспериментальные исследования показали, что в зависимости от вида частиц, ихформы, размеров и состояния поверхно­сти величина коэффициента k составляет1,2...2,3.    

Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют впесколовках и отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка(стоки литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и про­катных  цехов)и т.д. В зависимости от направления движениясточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолиней­ным и круговымдвижением воды, вертикальные и аэрируемые пес­коловки.   

В горизонтальной песколовки с прямолинейнымдвижением сточной воды, вода поступает в песко­ловку через входной патрубок. Оседающие в процессе движения воды твердые частицыскапливаются в шламосборнике и на дне песколовки, аочищенная сточная вода через выходной патрубок направляется для дальнейшейобработки. Удаление осадка из пес­коловок осуществляют, как правило,ежесуточно. Глубину h1выби­рают из условия />: где />— время движения воды впесколовке, составляет обычно 30...100 с. Длину песколовки определяют поформуле />, где />=0,15...0,3 м/с — скорость движения воды в песколовке; k=1,3...1,7 — коэффициент,учитывающий влия­ние турбулентности и неравномерности скоростей движения сточнойводы в песколовке. Ширину  В песколовки  определяют  с учетом реализациизаданного расхода сточных вод (Q); />, где n — число секций в песколовке.   

Расчет вертикальных песколовок заключается вопределении требуемой ее глубины /> впредположении />, где />=0,03...0,04 м/с — вертикальная составляющаяскорости движения воды; время пребывания сточной воды в песколовке для практиче­скихрасчетов принимают 120 с.   

Для разделения твердых частиц по фракционномусоставу или по плотности применяют аэрируемые песколовки, в состав которыхвходят входная труба, воздуховод, воздухораспредели­тели, выходная труба,шламосборник с отверстием для уда­ления шлама. Крупные фракции осаждаются, каки в горизонталь­ных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырькамивоздуха, всплывают наверх и с помощью скребковыхмеханизмов удаляются с поверхности. Длина таких песколовок/>. Время пребываниясточ­ной воды в песколовке составляет   30...90 с, />=0,l...0,2 м/с, удель­ный расходаэрируемого воздуха 0,00083...0,0014 м3/(м2*с).    

Отстойники использу­ют для выделения из сточныхвод твердых час­тиц  размером менее 0,25 мм. По направлению дви­жения сточнойводы в отстойниках последние делят на горизон­тальные, вертикальные, радиальныеи комбинированные.   

При расчете отстойников определяют его длину ивысоту. Суще­ствует несколько методов расчета длины отстойников, отличающих­сяфизической моделью течения жидкости в нем с учетом завихре­ний жидкости,осаждения частиц и т.п.

Расчетная схема горизонтального отстойника,предложенная А. И. Жуковым. Здесь отстойник по длине разбит на три зоны: впервой зоне длиной l1наблюдается неравномерное распределение скоростей по глубине потока. Длина этойзоны />, где ho— высота движущегося слоя в начале отстойника,принима­ется равной 0,25 Н; k= (0,018 — 0,02)/>. Во второй зоне длиной l2 скорость потока считается постоянной. Придвижении в этой зоне большая часть частиц загрязнений долж­на осесть в иловуючасть отстойника, поэтому />, гдеh1— максимально возможная высота подъема частицы в первой зоне. В третьей зонедлиной l3 скорость потока увеличивается, и ус­ловияосаждения частиц ухудшаются. Длина этой зоны определя­ется по формуле />, где /> — уголсужения потока жидко­сти в выходной части отстойника, принимается равным 25 — 30°.    

Для расчета длины отстойника L=l1+l2+l3 должны быть за­даны:расход сточной воды и геометрические размеры поперечно­го сечения отстойника.

Схема вертикального отстойника. В нем очищаемаясточная вода поступает по трубопроводу в кольцевую зону, образованнуюцилиндрической перегородкой и корпусом отстойника. В процессе вертикальногодвижения сточ­ная вода встречает на своем пути отражательное кольцо, направ­ляющеепоток воды во внутреннюю полость перегородки,а твер­дые частицы оседают в шламосборник.Очищенная сточная вода поступает в кольцевой водосборник и через трубопровод выво­дитсяиз отстойника. Осадок, скапливающийся в шламосборнике,периодически удаляется из него через трубопровод.При заданном расходе очищаемой сточной воды геометрические размеры отстой­никавыбирают таким образом, чтобы скорость движения сточной воды  в кольцевой зонене превышала скорость оседания твердых частиц в воде. Вертикальные отстойникииспользуют для выделе­ния окалины из сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов.   

Широкое применение для очистки производственныхсточных вод на больших заводах находят радиальные отстойники, обладающие  высокой  производительностью.Очищаемая сточная вода по входному патрубку с расширяющимся диаметром сеченияна выходе поступает в отстойник и движется в радиальном направлении. Увеличениевыходного диаметра патрубка обеспечи­вает при заданном расходе уменьшение скоростиистечения сточ­ной воды из трубопровода и, следовательно, увеличение вероятно­стиламинарного осаждения твердых частиц в отстойнике. Очищен­ная сточная вода поотводящим трубопроводам направляется для дальнейшей обработки, а шламнаправляется в шламосборник вращающимся скребком ичерез канал периодически удаляется из отстойника. Диаметр отстойникарассчитывают по скорости осаждения наиболее мелких твердых частиц />, за­держиваемых вотстойнике />. На промышленныхпредприятиях используют радиальные отстойники  конструкции ВНИИ ВОДГЕО производительностью 0,2...0,362м3/с.    

Отделение твердыхпримесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центри­фугах.   Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердыхчастиц со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Преимущества открытыхгидроциклонов перед напорны­ми — большая производительность и малые потеринапора, не пре­вышающие 0,5кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердыхчастиц в гидроциклонах зависит от характеристик примесей (вида материала,размеров и формы частиц и др.), а также от конструк­ционных и геометрических характеристиксамого гидроциклона.   

Схема открытого гидроциклона. Он состоит извходного патрубка, кольцевого водослива, трубы дляотвода очищенной воды и шламоотводящей трубы.Кроме ука­занной схемы известны гидроциклоны  с нижним отводом очи­щенной водыи циклоны с внутренней цилиндрической  перего­родкой.   

Производительность открытого гидроциклона QV=0.785*qD2,

где D — диаметр цилиндрической части гидроциклона; />

q — удель­ный расход воды, определяемый по формуле />; для откры­тых гидроциклонов с внутренней  цилиндрической перегородкой />.   

При проектировании открытых гидроциклоноврекомендуются следующие  значения геометрическиххарактеристик: D=2...l0 м; высотацилиндрической части H=D; диаметр входного отверстия d=0,1D (при одном отверстии), при двух входныхотверстиях d=0,0707D;угол конической части />=60°.    

Напорные гидроциклоны по конструкции аналогичныциклонам для очистки газов от твердых частиц. Их производи­тельность определяютпо формуле

 />, где

k— коэф­фициент,зависящий от условий входа сточной воды в гидроциклон; для гидроциклонов сдиаметром D цилиндрической части 0,125...0,6м и углом конической части 30° значение k=0,524; />

/> — перепад дав­лений воды в гидроциклоне; />

/> — плотность очищаемой сточной воды.    

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсныхтвердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования  применяетсятакже после физико-химиче­ских и биологических методов очистки, так какнекоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость ме­ханическихзагрязнений.    Для  очистки сточных вод предприятий ис­пользуют два классафильтров: зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадкинесвязанных пористых мате­риалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов.   

В зернистых фильтрах широко используют в качествефильтроматериалов кварцевый песок, дробленый шлак,гравий, антрацит и т.п. Зернистые фильтрыизготавливают однослойными и мно­гослойными.

Схема каркасно-насыпного фильтра. Очищаемаясточная вода поступает по коллектору и через отверстия в нем равномернораспределяется по сечению фильтра. Нисходящий поток сточной воды проходит через слои гравия и песка, через перфорированное днище, установлен­ное на поддерживающемслое гравия и через трубопровод от­водится из фильтра. Регенерацию фильтра осуществляютпродувкой сжатого воздуха, подаваемого в фильтр по трубопроводу, с последующейобратной промывкой водой через вентиль. Скорость фильтрования в данном фильтресоставляет 0,0014...0,002 м/с  для сточной воды, поступающейв фильтр из циклона или отстой­ника; для сточной воды, поступающей в фильтрпосле биологиче­ской очистки, — не более 0,0028 м/с.   

Схема зернистого фильтра для очистки  большихрасходов сточных вод от твердых примесей. Сточная вода по трубопроводу поступаетв корпус фильтра и проходит через фильтровальную загрузку из частиц мраморнойкрошки, шунгизита и т.п.расположенную между пористыми перегородка­ми. Очищенная от твердыхчастиц сточная вода скапливает­ ся в объеме, ограниченном пористойперегородкой, и выводится из фильтра через трубопровод. По мереосаждения твердых частиц в фильтровальном материале перепад давления на фильтреувеличивается и при достижении предельного значения перекрыва­ется входнойтрубопровод и по трубопроводу подается сжатый воздух, вытесняя изфильтровального слоя воду и твердые частицы в желоб, которые через трубопроводыи выводятся из фильтра. Достоинством конструкции фильтра являются развитаяповерхность фильтрования, простота и высокая эффективность.   

Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых ипрокатных цехов от ферромагнитных примесей применяют электромагнитные фильт­ры,в которых используют пондермоторныесилы взаимодействия между намагниченной фильтровальной загрузкой иферромагнитными примесями сточной воды. Исходная сточная вода через трубопроводпоступает в корпус из немагнитного материала, проходит через ограничительнуюрешетку, фильтровальную загрузку из ферромагнитных частиц с толщиной слоя 0,15...0,2 м; опорную решетку и выводится из фильтра потрубопроводу. На­магничивание фильтровальной загрузки осуществляют магнитнымполем, создаваемым катушкой индуктивности с ферромагнитным  сердечником.Эффективность очистки сточных вод от ферромагнит­ ных и немагнитных примесейсоставляет соответственно 95...98 и 40...60%. Регенерацию фильтра осуществляют привыключенном электромагнитном поле неочищенной сточной водой в направлении фильтрования или в обратном направлении чистойводой.    

Очистка сточных вод от маслопродуктовв зависимости от их  состава и концентрации осуществляется на предприятияхотстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотаци­ей и фильтрованием.   

Отстаивание основано на закономерностях всплываниямаслопродуктов в воде по тем же законам, что и осаждение твердых час­тиц.Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках.При проектировании очистных сооружений предусматри­вают использование отстойниковкак для осаждения твердых частиц, так и для всплывания маслопродуктов. При этомрасчет длины отстойника проводят по скорости осаждения твердых частиц и поскорости всплывания маслопродуктови принимают макси­мальное из двух значений.   

Конструкция маслоловушеканалогична конструкции горизонтального отстойника. При среднем временипребывания сточной воды в маслоловушке, равном двумчасам, скорость ее движения составляет 0,003...0,008м/с. В результате отстаивания маслопродукты,содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удаля­ются маслосборным устройством. Для расчета маслоловушек необ­ходимо знать скорость всплываниямаслопродуктов, которую оп­ределяют по формуле />,и расход сточной воды. Тогда расчет сводится к определению геометрическихразмеров ловушки и вре­мени отстаивания сточной воды.   

Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод предприятий, например стоковохлажда­ющих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработкусточных вод специальными реагентами, способствующи­ми коагуляции примесей вэмульсиях. В качестве реагентов исполь­зуют Na2C03, H2SO4, NaCl, Al2(S04)3, смесь NaCl и Al2(S04)3и др.    

Отделение маслопродуктов в поле действияцентробежных сил осуществляют внапорных гидроциклонах. При этом целесообраз­нее использовать напорныйгидроциклон для одновременного выде­ления и твердых частиц и маслопродуктов,что необходимо учиты­вать в конструкции гидроциклона.

Схема напорного гидроциклона, предназначенногодля очистки сточной воды от металлической окалины и масла. Исходная сточнаявода через установленный тангенциально по отношению к корпусу гидроциклонавходной трубопровод поступает в гидроциклон. Вслед­ствие закручивания потокасточной воды твердые частицы отбрасываются к стенкам гидроциклона и стекают в шламосборник, откуда периодически удаляются. Сточнаявода с содержащимися в ней маслопродуктами движетсявверх, при этом вследствие мень­шей плотности маслопродуктов ониконцентрируются в ядре закрученного потока, который поступает в приемнуюкамеру, и через трубопровод выво­дятся из гидроциклона для последую­щейутилизации. Сточная вода, очи­щенная от твердых частиц и  маслопродуктов,скапливается в камере, откуда через трубопровод отводится для дальнейшейочистки. Регулируемое гидравлическое сопротивление пред­назначено для выпускавоздуха, кон­центрирующегося в ядре закрученно­го потока очищаемой сточнойводы. Указанные гидроциклоны  используют для очистки сточных вод сортопрокат­ного цеха с концентрацией твердыхчастиц и маслопродуктов соответст­венно 0,13...0,16 и 0,01...0,015 кг/мЗ и эффективностью их очистки около 0,70 и 0,50. При расходе очищаемойсточной воды 5 м3/час перепад давлений в гидроциклоне составляет 0,1 МПа.   

Очистка сточных вод от маслопримесейфлотацией заключается винтенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частицпузырьками воздуха, подаваемого в сточ­ную воду. В основе этого про­цесса лежитмолекулярное слипаниечастиц масла и пузырь­ков тонкодиспергированного вводе воздуха. Образование агрегатов “частица —  пузырьки воздуха” зависит отинтенсив­ности их столкновения друг с другом, химического взаимо­действиянаходящихся в воде веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде и т.п.

В зависимости от способа образования пузырьковвоздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную,химическую, био­логическую, электрофлотацию и т.д.    

Схема флотационной пневматической установки,предназначенной для очистки сточных вод от маслопродуктов,поверхностно-активных и органических веществ, атакже от взвешенных частиц малых размеров. Исходная сточная вода по тру­бопроводуи отверстия в нем равномерно поступает во флотатор. Одновременно потрубопроводу подается сжатый воздух, ко­торый через насадки из пористогоматериала в виде мельчайших пузырьков равномернораспределяется по сечению флотатора. В процессе всплыванияпузырьки воздуха обволакивают частицы маслопродуктов,поверхностно-активных веществ и мелких твердых частиц, увеличивая скорость их всплывания. Образующая­ся таким образом пенаскапливается между зеркалом воды и крыш­кой флотатора, откуда она отсасываетсяцентробежным вентиля­тором в пеносборник и черезтрубопровод направляется для обработки пены и извлечения из нее маслопродуктов.В процессе вертикального движения сточной воды вофлотаторе содержащийся в воздухе кислород окисляет органические примеси, а при малой их концентрации имеет место насыщениеводы кислородом. Очищенная таким образом сточная вода огибает вертикальнуюперегородку и сливается в приемник очищенной воды,откуда по трубопрово­ду подается для дальнейшей обработки.   

В промышленности также используют метод электрофлотации,  преимущества которого заключаютсяв том, что протекающие при электрофлотации  электрохимическиеокислительно-восстановитель­ные процессы обеспечивают дополнительноеобеззараживание сточных вод. Кроме того, использование алюминиевых или железныхэлектродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, чтоспособствует коагулированию мельчайших частиц за­грязнений, содержащихся в сточной воде.    

Очистка сточных вод от маслосодержащихпримесей фильтрова­нием — заключительный этап очистки. Этот этап необходим, поскольку концентрациямаслопродуктов в сточной воде на выходе из отстойников или гидроциклоновдостигает 0,01...0,2 кг/м3и значительно превышает допустимые концентрации маслопродуктов в водоемах.Кроме того, в оборотных системах водоснабжения допустимое содержаниемаслопродуктов в сточной воде на выходе из очистных сооружений во многихслучаях меньше ПДК их в воде водоемов.    

Адсорбция масел (как и любых нефтепродуктов) наповерх­ности фильтроматериала происходит за счетсил межмолекулярного взаимодействия и ионных связей. Существенное влияние на процесс осаждения  маслопродуктов на фильтроматериалимеют электрические явления, происходящие на поверхности раздела  кварц-водная среда, связанные с возникновением разности элек­трических потенциалов на этойповерхности и образованием двойного электрического слоя. На процесс адсорбциимаслопродуктов влияют также и поверхностно-активные вещества (ПАВ), содержащиесяв сточной воде.

Исследования процессов фильтрования сточных вод,содержа­щих   маслопримеси, показали, что кварцевыйпесок — лучший фильтроматериал. Применение реагентов повышает эффективностьочистки, однако при этом значительно возрастает стоимость очи­стных сооруженийи усложняется процесс их эксплуатации. Обра­зующийся при этом осадок требует дополнительных  устройств для его переработки.   

В качестве фильтрующих материалов кромекварцевого песка используют доломит, керамзит, глауконит. Эффективность очист­кисточных вод от маслосодержащих примесей значительнопо­вышается  при добавлении волокнистых материалов(асбеста и отходов асбестоцементного производства).   

Перечисленные фильтрующие материалыхарактеризуются рядом недостатков: малой ско­ростью фильтрации  и сложно­стью процесса   регенерации. Эти недостатки устраняются при использовании в качествефильтроматериала вспененного полиуретана. Пенополиуретаны,обладая большой маслопоглощательной способностью,обеспечивают эффективность очистки до 0,97...0,99при скоро­сти фильтрования до 0,01 м/с, насадка  из  пенополиуретаналегко регенерируется механи­ческим отжиманиеммаслопро­дуктов.   

Схема фильтра-сепаратора с фильтровальнойзагрузкой из частиц пенополиуретана, пред­назначенного для очистки сточных водот маслопродуктов и твер­дых частиц. Сточную воду по входному трубопроводу подаютпод нижнюю опорную решетку. Вода проходит через фильтро­вальную загрузку в роторе, верхнюю решетку и очищенная от примесей переливается в приемный карман и выводится из кор­пуса фильтра. При концентрации маслопродуктов и твердых частиц до 0,1 кг/м3эффективность очистки составляет соответст­венно 0,92...0,98и 0,90, а время непрерывной эксплуатации фильт­ра — 16...24ч. Достоинством данной конструкции являются просто­та и высокая эффективностьрегенерации фильтра, для чего вклю­чают электродвигатель. При вращении ротора сфильтроваль­ной загрузкой частицы пенополиуретана под действием центробеж­ных сил отбрасываются  к внутренним стенкам ротора, выжимая маслопродукты из ротора, которые поступают затем вкарманы и направляются на регенерацию. Время полной регенерации фильт­ра составляет0,1 ч.   

Схема полиуретановогофильтра для очистки сточных вод от маслопримесей.Сточная вода по трубо­проводу поступает в распределительную камеру и через регу­лирующийвентиль и водораспределительные окна подается в фильтр, заполненный пенополиуретаном. Пройдя через слои фильтроматериала, сточная вода очищается от масла ивзвешен­ных веществ и через сетчатое днище отводится по трубопро­воду.Для поддержания постоянного уровня очищаемой воды в фильтре предусмотренакамера с регулирующим вентилем. Регенерация частиц пенополиуретана осуществляется специ­альнымустройством, установленным на передвижной тележке, что позволяет регенерироватьвесь объем фильтра. Насыщен­ные маслом частицы пенополиуретана цепнымэлеватором по­дают на отжимные барабаны и, освободив от маслообразных и взвешенных веществ, вновь подают в фильтр.Отжатые  загрязне­ния по сборному желобу отводят для дальнейшей переработки.

8. Экологическиетребования при размещениии и эксплуатации предприятий.

Каждое предприятие должно проходить экологическуюэкспертизу.

Экологическая экспертиза — система комплекснойоценки всех возможных экологических и социально-экономических по­следствийосуществления проектов и реконструкций, направленная на предотвращение ихотрицательного влияния на окружающую среду и на решение намеченных задач снаименьшими затратами ресурсов.

Правила определения допустимых выбросов вредныхвеществ промышленными предприятиями установлены ГОСТ 17.2.3.02-78. Дляпроведения экологической экспертизы при выборе площадки для строительствапредприятия или при реконструкции действующего предприятия должны быть пред­ставленыследующие материалы:

—   краткие сведения по обоснованию выбора районастрои­тельства с учетом физико-географических и метеорологических факторов, атакже исходных данных, полученных от органов Госкомгидромета, характеризующихсуществующие уровни за­грязнения атмосферы;    

—   характеристика выбросов загрязняющих веществпредприя­тием в атмосферу, ситуационный план района размещения пред­приятия суказанием размера санитарно-защитной зоны;    

—   намеченные решения по очистке и утилизациизагрязняю­щих веществ;    

—   упрощенные (в соответствии с ОНД-86) расчетызагрязне­ния атмосферного воздуха;    

—   обоснование данных о возможных аварийных изалповых выбросах;    

—   нормативы ПДК загрязняющих веществ, которые будутвыбрасываться в атмосферу.   

Необходимо  также учитывать совместное влияние на атмос­феру загрязнений, поступивших изразличных источников.   

Разработка ПДВ должна проводиться на основесовременных методов расчета, с учетом фоновых концентраций загрязнений в зонепромышленного предприятия. Кроме того, при разработке проектной документациинеобходимо предусмотреть действенный контроль за эффективностью работыочистного оборудования и за количеством выбросов загрязняющих веществ.   

На многих предприятиях велики объемы загрязнен­ноговоздуха, выбрасываемого в атмосферу установками общеоб­менной вентиляциипроизводственных помещений и местной вен­тиляции. Для таких источников строятвентиляционные трубы, расчет рассеивания выбросов которых производится поОНД-86.   

Общий выброс из мелких вентиляционных источниковот од­ного  здания в расчетах рассеивания за пределы предприятия можно относитьк одному или нескольким условным источникам, для каждого из которыхобосновываются значения ПДВ. Если выбросы превышают ПДВ, то должна бытьпредусмотрена очист­ка выбросов до рассеивания.   

На определенных стадиях технологических процессовили при аварийных ситуациях возможны “залповые” выбросы загрязняю­щих  веществв атмосферу, ПДВ для которых устанавливается по ОНД-86, полагая мощностьисточника выброса />  (г/с), где />— массавыбрасываемого вредного вещества, г; /> — про­должительностьзалпового выброса, с. Для аварийных выбросов значения ПДВ не устанавливаются. Присогласовании воздухоохранных мероприятий, намечаемых при реконструкциипредприятий, указанные сведения по выбро­сам приводятся в сравнении с ранеесуществовавшими.   

Проектные материалы по охране атмосферноговоздуха от загрязнения должны  быть оформлены и представлены на утвер­ждение ввиде отдельной книги “Мероприятия по охране атмос­ферного воздуха отзагрязнения”.    

Экспертизу проектных решений осуществляетэкспертный Со­вет Госкомприроды. По результатам экологиче­ской экспертизыразработчику проекта выдается разрешение на выбросы загрязняющих веществстационарными источниками с указанием срока его действия. Если значения ПДВ пообъектив­ным причинам не могут быть достигнуты, ГОСТ 17.2.3.02-78 допускаетпоэтапное снижение выбросов вредных веществ от действующих предприятий отвременно согласованных вопросов (ВСВ)  до значений ПДВ.   

Для снижения выброса загрязняющих веществ ватмосферу необходимо провести следующие мероприятия: детально проработатьтехнологический процесс с целью снижения количества выбрасываемых токсичныхвеществ или замены их на нетоксич­ные или малотоксичные; повысить герметичностьоборудования; разработать и применить эффективную пылегазоочистку. Только послекомплексной реализации этих мероприятий следует решать вопрос о рассеиваниизагрязняющих веществ через трубы. Мето­дические рекомендации по согласованию иэкспертизе мероприя­тий по охране атмосферы  приведены в сборнике.    

Воздействие промышленного предприятия нагеологическую среду  определяется технологической нагрузкой — годовым коли­чествомвсех  видов твердых и жидких отходов предприятия. Объектами повышенной экологической опасности считаются раз­личные отстойники и шламонакопители.   

При экспертизе проектов необходимо проверятьналичие у предприятия возможностей по переработке и захоронению твер­дых ижидких отходов, а также полноту использования новейших научно-технических достижений в области малоотходной и без­отходной технологии.   

Оценку экологического воздействия промышленногопредприя­тия  на гидросферу проводят на основе баланса его водообеспечения(СНиП  11-31—88), в котором указывают компоненты водопотребления иводоотведения, а также объемы (м3/сут): повторно используемой воды,промышленных сточных вод, хозяйственно-бы­товых сточных вод, безвозвратныхпотерь воды.   

Создание замкнутых систем водообеспечения — основноена­правление сокращения потребления свежей воды и предотвраще­ния  сбросовсточных вод. При экспертизе проектов следует про­верять наличие и полнотуразработки предложений по созданию замкнутых систем водообеспечения снеобходимыми технико-эконо­мическими обоснованиями.    

При экспертизе проектов размещения крупныхпромышленных  комплексов следует рассматривать состояние окружающей среды врайоне,  примыкающем к предприятию в радиусе 20 — 30 км. Размерсанитарно-защитной зоны должен соответствовать требованиям СН 245-71, СНиП  II-89—80 и руководства попроектиро­ванию санитарно-защитных зон промышленных предприятий.

Не допускается утверждение проекта предприятиябез прове­дения экологической экспертизы. В соответствии с ГОСТ 0.0.04—90 предприятиедолжно иметь экологический паспорт.

9. Укрупненнаяоценка экономического ущерба от загрязнений.

 

Экономическая оценка ущерба Уа,причиняемого годовыми выбросами загрязнений в атмосферу, для всякого источникаоп­ределяется по формуле:

/>,

где Уа— оценка ущерба,руб./год;

/> — константа, численное зна­чение которой равно2,4 руб. на условную тонну выбросов, руб./усл. т;

/>— показательотносительной опасности загрязнения атмосферного воздуха над различнымитерриториями;

f — поправка, учитывающая характер рассеяния примесив атмосфере;

Mа— приведенная масса годового выбросазагрязнений из источника, усл. т/год.   

Поправку f определяют в зависимости отскорости оседания частиц. Для газообразных  примесей  и легких мелкодисперсныхчастиц с очень малой скоростью оседания (менее 1 см/с) прини­мают:

/>   (1)

Здесь h — геометрическая высота устья источника поотношению к среднему уровню зоны активного загрязнения (ЗАЗ), м;

U — среднегодовое значение модуля скорости ветра науровне флюге­ра, м/с; если его значение неизвестно, то принимают U=3 м/с;

/> — безразмерная поправка на тепловой подъем факела выброса в атмосфере,вычисляемая по формуле:

/>,

где /> — среднегодовоезначение разности температур в устье источника (трубы) и в окружающей атмосферена уровне устья, °С.   

Для частиц, оседающих со  скоростью от 1 до 20см/с:

/>.  (2)

Для  частиц, оседающих со скоростью свыше  20см/с, прини­мается, что независимо от значения h, /> и U

f=10      (3).

 Если скорость оседания частиц неизвестна, тозначение по­правки f определяется в зависимости от коэффициентаочистки (улавливания) /> выбросов. Если />, то расчет f ведется поформуле (1); если />70% — по формуле (2); если /> — по формуле  (3). Привыбросе частиц одновременно с парами воды или другими веществами,сопровождающемся быстрой конденсацией, а также при оценке ущерба от выбросааэрозолей автотранспортными средствами исходят из требования (3). При сжиганиижидких и газообразных топлив, не сопровождающемся быстрой конденсацией частиц(отсутствует одновременный выброс паров и т.д.), используют формулу (3).    

Если значения f для различных типов примесей(газов и аэро­золей), выбрасываемых одним источником, различны, то общая оценкаущерба суммируется.   

Значение приведенной массы M годового выброса загрязнений в атмосферу из источника определяют поформуле

/>

где Mi— массагодового выброса примеси i-го вида в атмосферу, т/год;

Ai— показатель относительной опасности(агрессивности) примеси i-го вида, усл. т/т.;

N — общеечисло примесей, выбрасываемых источником в атмосферу.   

При оценке ущерба от выбросов  необходимоучитывать все выбрасываемые в атмосферу вещества, включая микропримеси.Игнорирование наличия какой-либо примеси в составе выбросов может привести кполучению  заниженной оценки ущерба, что, в свою очередь, может дать заниженнуюоценку эффекта атмосфероохранных мероприятий. Определение ущерба следует проводитьна основе полного количественного анализа состава выбрасывае­мых пылей, включаятоксичные и канцерогенные микропримеси.   

При определении значения /> следует учитыватьперспективу увеличения плотности населения в ЗАЗ и т.п.

Экономическую оценку годового ущерба отзагрязнения водоемов Ув (руб./год) от годичного сброса загрязняющихпримесей в k-йводохозяйственный участок некоторым источником определяют по формуле

/>

Здесь /> — константа,численное значение которой рекомендуется принимать равным 144 руб./усл. т;

/> — константа для различ­ныхводохозяйственных участков;

Mв— приведен­наямасса годового сброса примесей данным источником в k-йводохозяйственый участок, усл. т/год,

/> 

где i — номер сбрасываемой  примеси;

N — общее число примесей, сбрасываемых источником;

Ai— показатель относительной опас­ности сброса i-го вещества в водоемы, усл. т/т; для каждого загрязняющего вещества

/>

где /> — предельно допустимая концентрация i-го вещества в воде объектов, исполь­зуемых для рыбохозяйственных целей;

mi — общая масса годово­го сброса i-й примеси оцениваемым источником, т/год. Если источник сбрасываетсточные воды нескольких типов, различающеся степенью очистки, то /> , где mij — масса годового поступления i-го вещества от данного источника со сточными водами j-го типа, j=1,2,…, k (т/год).   

Если сточные воды сбрасываются в водоем отоцениваемого источника без смешения, то mij=cijVj, где Vj— объемгодового сброса сточных  вод  j-го типа данным источником вводоем, млн. м3/год; cij— концентрация j-йпримеси.   

Если на городские или региональные (коллективные)очист­ные сооружения  поступают сточные воды от Lисточников, и при этом очистные сооружения удерживают рi, % от общей годовой массы i-го вещества, поступившей вочистные сооружения от всех L источников, то массу годового сброса i-говещества от l-го источника определяют по формуле

/>

где /> — масса i-го вещества, поступающего на очистныесоору­жения в течение года, т/год.   

При отсутствии утвержденного значения /> при опреде­лении Ai, допускается вместо /> длярыбного хозяйства использовать утвержденное значение ПДК i-го вещества для хозяйственно-питьевогои  культурно-бытового водопользования. Если в действующих нормах ПДК  нужное вещество не указано, то для оценки ущерба принимают значение Ai=5*104усл. т/т.   

Оценка экономического ущерба от загрязненияокружающей среды является основой при разработке комплекса природоохран­ныхмероприятий.

10. Расчетнымпутем оценить опасность загрязнения воздушного бассейна и рассчитать предельнодопустимый выброс при следующих условиях:

 

Число источников выброса 2 Высота источника выброса, м 42 18 Диаметр устья источника выброса, м 2.6 1.2

Объемный расход газовоздушной смеси, м3/с

110 10

Температура газовоздушной смеси, 0С

125 60

Температура воздуха, 0С

28 Интенсивность выброса диоксида серы, г/c 16 12 Расстояние между источниками, м 600

Указание: В ходе расчетанеобходимо определить максимальные концентрации в приземном слое Cmax, расстояние от источника Xmax,на котором эти концентрации формируются, а также оценить опасность загрязнения j для каждой гозовоздушной смеси. При оценке опасностизагрязнения и расчете ПДВ следует, в случае необходимости, учесть эффектсуммации и эффект наложения.

Справка: Максимальноразовые предельно допустимые концентрации выбрасываемых веществ, мг/м3:зола — 0.5; диоксид серы — 0.5; оксид азота — 0.85; оксид углерода — 3.0.Диоксид серы и оксиды азота обладают эффектом суммации.

Решение.

Для определения фактора опасностизагрязнения j необходимо определить максимальную концентрациюзагрязняющего вещества в приземном слое Cmax,которая определяется по формуле:

/>

где

A        —коэффициент температурной стратификации, для Норильска A=160.

M       —интенсивность выброса, по условию M1=16 г/c, M2=12 г/с.

F        —безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ ввоздухе, т.к. у нас по условию задачи идет выброс диоксида серы, то F=1.

H       —высота источника, H1=42 м, H2=18м.

V        —объем газовоздушной смеси, V1=110 м3/с,V2=10 м3/с.

rt     — разностьтемператур, rt1=125-28=97 0C,rt2=60-28=32 0C.

m       —коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источникавыброса. Для определения m необходимо подсчитать f:

/>

В данной формуле нам неизвестнотолько W — скорость выхода газовоздушной смеси, которуюмы выразим из следующей формулы:

/>

Отсюда

/>

Подставим значения:

/>

/>

Теперь расчитаем f для каждого из источников:

/>

/>

Зная f мыможем рассчитать m для каждого источника, т.к. f1 и f2 у насменьше 100, то рассчитывать будем по следующей формуле:

/>

/>

/>

n        —коэффициент, учитывающий условия выхода газовоздушной смеси из устья источникавыброса. Для определения этого параметра нам необходимо вычислить “опасную”скорость ветра. Т.к. по условию задачи температуры обеих газовоздушных смесейпревосходят температуру окружающей среды, то выбросы можно считать “горячими”.Для подсчета “опасной” скорости ветра нам необходимо подсчитать безразмернуювеличину /> по формуле:

/>

Отсюда

/>

/>

Отсюда “опасную” скорость ветрабудем вычислять по формуле:

/>

/>

Теперь через безразмернуювелечину /> определим n:

Т.к. />>2, то n1=1, а  />,то

/>

/>

Безразмерная величина /> для Норильска равна 1.

Теперь мы имеем все данные длярассчета Cmax:   

/>

/>

/>

Теперь мы можем определитьопасность загрязнения воздушного бассейна по формуле:

/>

где ПДК для диоксида серы равно0,5.

/>

/>

Определим расстояние Xmax, на котором формируются максимальныеконцентрации. Определять будем по формуле:

/>

В этой формуле нам неизвестнавеличина d — параметр, учитывающий условия выброса.Этот параметр находится по формуле:

/>

Рассчитаем этот параметр длякаждого из источников:

/>

/>

Теперь определим Xmax для каждого изисточников:

/>

/>

Определеная ранее опасностьзагрязнения воздушного бассейна не учитывала совместного влияния обоихисточников. Теперь найдем опасность загрязнения с учет их влияния друг на другапо формуле:

/>

где С2 находится поформуле:/>

в свою очередь S2находится по графику:

/>

исходя из того, что

/>

S2=0,99

Отсюда  />

/>

Для второго источника: />

где С1 находится поформуле: />

в свою очередь S1находится по графику, исходя из того, что

/>

S1=0,9

Отсюда />

/>

Т.к. у нас j2превышает ПДК, т.е. больше 1, то необходимо рассчитать предельно допустимый выброспо формуле:

/>

Списокиспользованной литературы.

1.   Конспектпо предмету “Экология”.

2.   БурковаИ.И. Основы общей экологии и охрана окружающей среды. — Ч. 1. — Норильск, 1977.

3.   ЯковлевС.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Воронов Ю.В. Водоотводящие системыпромышленных предприятий. — М., 1990.

4.   Охранаокружающей среды. Под ред. С.В. Белова. — М., 1991.

5.   ЗотоваЛ.М., Носова О.В. Охрана Гидросферы. — Норильск, 1994.