МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИУКРАЇНИ
ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
Варіант №6
на тему: Токсикологічнахарактеристика забруднюючих речовин води
Чернігів, 2008
Зміст
Завдання
1. Токсикологічна характеристиказабруднюючих речовин води та їх нормування
2. Методи очистки від забруднювачів
3. Розрахункова частина
Література
Завдання
1. Наведіть стислу токсикологiчну характеристику забруднювачів води та вкажiть їхнормування згідно завдання.
2. Запропонуйте методи очистки відзабруднювачів. Оцініть зменшення маси викиду ШР внаслідок використання методівзахисту довкілля.
3. Розрахуйте сумарні екологічні збиткита платежі за забруднення навколишнього середовища, а також запобіжнийтоксикологічний збиток та зменшення платежів.
Таблиця 1 – Вихідні даніШР Сm, мг/л q, м3/с
/>, год/рік Мфакт, т/рік (без очистки) Ацетон 0,004 5 2400 15 Нафта 0,01 5 2400 15 Сполуки мангану 0,1 5 2400 15
σк=0,8; Кп=1;Кт=2,5.
1. Токсикологічнахарактеристика забруднюючих речовин води та їх нормування
Ацетон
Подразнює, в основному, верхнi дихальнi шляхи,змiнює склад кровi, чим викликає наркотичний вплив на органiзм. Привисоких концентрацiях пошкоджуєцентральну нервову систему. Викликаєподразнення очей, пошкоджує дихальнiшляхи, трахеї.
Нафта і нафтопродукти
Наркотична діявуглеводнів, які складають основну масу природних нафтових газів — метана ійого найближчих гомологів — порівняно слабка. Значно сильніше діють пари меншлетучих (рідких) складових частин нафти. Високий вміст ароматичних вуглеводнівможе загрожувати бензольними хронічними отруєннями з різкою зміною крові.Сернисті сполуки можуть бути причиною гострих і хронічних отруєнь. Головну рольпри цьому відіграє сірководень. При хронічній дії летучих безсернистих нафтспостерігається підвищена захворюваність органів дихання; функціональні змінизі сторони центральної нервової системи (астено–вегетативний синдром); низькийкров`яний тиск і сповільнення пульсу; ознаки ураження печінки; підвищеннявмісту холестирина в крові.
У працюючих по добуванню і переробцібагатосернистих нафт спостерігаються миттєві отруєння летучими з цих нафт приконцентрації сірководню 0,55–0,63 мг/л і вуглеводнів – 15–20 мг/л. При тривалійдії виникає хронічне отруєння, але без строго специфічних рис. Летучі водні, яківходять до складу нафтових масел, викликають гострі отруєння. Симптоми:загальна слабкість, втома, рвота, запаморочення, сильний головний біль.
Основним процесомпереробки нафти є її перегонкав результаті якої отримують дистилляти. Після їхочистки мають слідуючінафтопродукти: бензин, мегроїн, реактивне та газотурбиннетопливо, керосин, ДП, та інше.
Бензин дієаналогічно метановим вуглеводам та циклопарафінам. Характерним є розвитоксудорог. Кровяний тиск під дією парів бензину знижуеться, пульс уповільнюеться.Подих спочатку посилюється, стає досить частим, ритм порушуеться при появісудорог.
Пари також можутьбути причиною появи нестійкості центральної нервової системи. Високатемпература понижує, а низька присилює токсичність бензину.
Нафтові мазути викликаютьголовний біль, серцебиття, сонливість, тошноту.
Керосин діє схожедо бензину, сильніше подразнює слизисті оболонки та шкіру. Спостерігаютьсяголовний біль, головокружіння, втратаапетиту, шкіряний зуд, безсоння, біль воблості серце, спіни, легкий кашель, загальне почуття слабкості. Можуть бутивтрата рівноваги, подразнення шкіри, часто фурункули. ЛПШ госп. екож. –органолептичний, ГДК=0,1мл/л
ЛПШ риб. хоз. –рибогосподарська, ГДК =0,05 мл/л.
Таблиця 2 – Нормування ШР у водіШР Водойми культурно – побутового та господарського призначення Водойми рибо – господарського призначення
ГДКв, мг/л ЛПШ Клас небезп ГДКрг, мг/л ЛПШ Клас небезп Ацетон 2,2 Заг. 3 0,005 Т. 3 Нафта 0,3 Орг. 3 0,05 Рг. 4 Сполуки мангану 0,1 Орг. 3 - - -
2. Методи очистки відзабруднювачів
Всі методи очистки промислових стічних вод поділяють на такі групи-механічні і механо-хімічні, хімічні і фізико-хімічні та біохімічні.
Механічні та механо-хімічні методи очистки води єпопередніми в цілому комплексі заходів перед спуском води до природної водойми.
Проціджування використовують для попереднього очистки води зметою вилучення механічних домішок значного розміру.
Пісковловлювачі (щілисті, горизонтальні, вертикальні)застосовують для попереднього виділення мінеральних і органічних забруднень.Вони встановлюються перед відстійниками і дозволяють виділяти мінеральнідомішки і гру-бодисперсні частинки, що містять нафтопродукти.
Спливанням очищають стічні води від нафтопродуктів унафтовловлювачах. З цією метою можна також використовувати флотатори і пристроїдля диспергування повітря, флотацію із застосуванням реагентів.
Так для очищення стічних вод від основної маси нафтопродуктів(більше 100 мг/л) застосовуються нафтовловлювачі переважно горизонтальноготипу. Принцип їх роботи заснований на відмінності в густині нафтопродуктів імеханічних домішок. Спливаючу нафту збирають щілистими поворотними трубами, атвердий осад видаляють через донний клапан. Ефективність очищення стічних водвід нафтопродуктів в горизонтальних нафтовловлювачах складає 60-70%, а вбагатополичних досягає 98%.
Для механічного очищення стічних вод від нафтопродуктівзастосовуються також гідроциклони та центрифуги.
Флотація ґрунтується на різній змочуваності мінералів(домішок) водою. Суть процесу полягає в специфічній взаємодії завислих речовинз бульбашками тонкодиспергованого у воді повітря з наступним утворенням наповерхні води шару піни з вилученими домішками. Флотацією очищають стічні водивід твердих завислих речовин, нафтопродуктів, масел та інших емульгованихречовин, а також від окремих іонів розчинених речовин.
Хімічне очищення може застосовуватися як самостійний метод передподачею виробничих стічних вод в систему оборотного водопостачання, а такожперед спуском їх у водоймище або в міську каналізаційну мережу. Застосуванняхімічного очищення у ряді випадків доцільно (як попередня) перед біологічнимабо фізико-хімічним очищенням. Хімічна обробка знаходить застосування також іяк метод глибокого очищення виробничих стічних вод з метою їх дезінфекції, обезбарвленняабо витягання з них різних компонентів. При локальному очищенні виробничихстічних вод в більшості випадків перевага віддається хімічним методам.
Для хімічної очистки води використовують такі типи реакцій:нейтралізацію, осадження ОВР та ін. При правильному підборі реагентів ступіньочистки з використанням хімічних методів може наближатися до ста відсотків відокремих забруднювачів.
Фізико-хімічна група методів очистки стічних вод якправило є основною.
Адсорбція. Цей метод, як правило, використовують укомбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішокмеханічними методами і коагуляцією. Потім молекулярно-розчинені домішкиорганічних речовин видаляють шляхом адсорбції на активованому вугіллі, яке крімречовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди,віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкоюадсорбованих домішок парою, якщо вони використовуються, або деструктивноюрегенерацією, якщо адсорбовані домішки знешкоджуються.
Ступінь очистки досягає 99%.
Коагуляцію застосовують для видалення зі стічних воднайдрібніших колоїднодисперсних глинистих часточок, білкових речовин та іншихвисокомолекулярних сполук. Коагуляцію здійснюють шляхом введення в очищувачуводу незначної кількості електролітів та деяких інших сполук, які називають коагулянтами.
Видалення фенолів та інших органічних сполук із стічних водздійснюють за допомогою екстракції. Екстракція ґрунтується нанеоднаковому розподілі компонентів розчину між двома фазами, які утворюютьсяпри застосуванні органічної речовини — екстрагента (триетиламін,діетилметіїрамін, дипропіламін та ін.).
Для видалення електролітів (кислот, лугів, солей), застосовують зворотнийосмос, трансформацію іонів у малорозчинні та малодисоційовані сполуки,сепарацію іонів при різних фазових станах води, фіксацію іонів на твердій фазііонітів (іонний обмін), електродіаліз та вилучення іонів металів їх поглинаннямта накопиченням мікробами.
Останнім часом для очистки води, зниження твердості води сталишироко використовують іонообмінний метод .
Іоніти — це неплавкі та нерозчинні (чи малорозчинні) речовини, якіобмежено набухають у воді. У своїй структурі мають функціональні групикислотного та основного характеру, що здатні обмінюватись на іони речовин,розчинених в воді. Частіше іоніти представляють собою тверді високомолекулярніполікислоти і поліоснови чи їх солі. В залежності від характеру функціональнихгруп іоніти можуть обмінюватися катіонами (катіоніти) чи аніонами (аніоніти).
Електрохімічне окислення (для сполук мангану). Електрохімічніметоди очищення засновані на електролізі стічних вод. Основу електролізускладають два процеси: анодне окислення і катодне відновлення. На аноді залежновід сольового складу стічних вод і умов електролізу виділяються кисень ігалогени, а також окислюються деякі присутні в стічних водах органічніречовини.
Застосування електрохімічних методів очищення не вимагаєпопереднього розбавлення стічних вод, не викликає збільшення їх сольовогоскладу, дозволяє утилізувати цінні домішки із стічних вод, спрощує технологічнусхему очищення і експлуатацію споруд і скорочує площі, займані під очисніспоруди, в порівнянні з методами реагентной обробки. Основними недолікамиелектрохімічного методу очищення стічних вод є значні енергетичні витрати івитрата металу, необхідність очищення поверхні електродів і міжелектродногопростору від механічних домішок.
Термічний метод (для очистки від ацетону) полягає вспалюванні токсичних органічних речовин, що містяться в стічних водах. Врезультаті утворюються нетоксичні газоподібні продукти горіння й твердіречовини, які можна використовувати.
3. Розрахункова частина
Розрахунок ГДС
За формулою
ГДС = Сm*q,
визначаємо ГДС (т/рік) для кожної речовини:
ГДС1=0,004*10-9*5000*3600*2400=0,1728 т/рік; ГДС2=0,01*10-9* 5000*3600*2400=0,432 т/рік;
ГДС3=0,1*10-9*5000*3600*2400=4,32 т/рік.
Оцінки екологічного збитку. Визначимо показникивідносної небезпеки ШР, користуючись даними таблиці 2 (при відсутності ГДКргдля розрахунку береться ГДКВ):
А1=1/2,2=0,454 ум. т/т; А2= 1/0,3=3,33 ум. т/т; А3=1/0,1=10 ум.т/т, звідки приведена маса викиду:
до очистки — Мвд=0,454*15+3,33*15+10*15=206,76 ум.т/рік;
для очистки від ацетону застосуємо термічний метод (η=0,90),для нафти -нафтовловлювачі (η=0,90), для сполук мангану — катіонітнуочистку (η=0,99), тоді після очистки-Мвп=0,454*0,15 +3,33*0,15+10*0,15=2,0676 ум. т/рік.
Екологічний збиток від забруднення водойм складає:
до очистки — WВД=57*0,8*206,76=9428,256 грн./рік;
після очистки- Wвп=57*0,8*2,0676=94,28256 грн./рік.
Література
1. Охранаокружающей среды / Под ред. С.В.Белова.-М.: Высш. шк., 1991.- 319с.
2. Вредныевещества в промышленности. В 2-х т./ Под ред. Н.В. Лазарева.-Л.: Химия, 1963.
4. СахаевВ.Г., Щербицкий Б.В. Справочник по охране окружающей среды. – К.: Будівельник, 1986.-152с.
5. Екологічний моніторинг.Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Основи екології» длясамостійної роботи студентів механічних та технологічних спеціальностей /Укл.Старчак В.Г., Костенко І.А., Цибуля С.Д., Мартинюк О.Г., Буяльська Н.П. –Чернігів: ЧДТУ, 2004.-129 с.
6. Методичні рекомендації длясамостійної роботи студентів заочної форми навчання з дисципліни «Основиекології» /Укл. Костенко І.А., Цибуля С, Д., Мартинюк О.Г., Іваненко К.М. –Чернігів: ЧДТУ, 2008.- 59 с.