Энергетическая промышленность является крупнейшим потребителем воды. ТЭС мощностью 2 400 МВт только для установок обессоливания расходует около 300 т/ч воды.
При работе энергетических установок образуется большое количество сточных вод различного состава. Промышленные стоки разделяют по категориям и подвергают локальной очистке.
В энергетической промышленности выделяют следующие категории сточных и отработанных вод: «горячие» стоки - воды, полученные после охлаждения оборудования; сточные воды, содержащие повышенные концентрации неорганических солей; нефте- и маслосодержащие стоки; отработанные растворы сложного состава, содержащие неорганические и органические примеси.
Разберем более подробно методы очистки и утилизации различных категорий сточных вод.
Очистка и утилизация «горячих» стоков. Такие стоки не имеют механических или химических загрязнителей, но их температура на 8- 10 °С превышает температуру воды в природном водоеме.
Мощность крупнейших электростанций России составляет от 2 400 до 6 400 М Вт. Средний расход охлаждающей воды и количество отводимой с этой водой теплоты, приходящейся на 1 000 МВт установленной мощности, составляет для ТЭС 30 м3/ч и 4 500 ГДж/ч (для АЭС, соответственно, 50 м3/ч и 7 300 ГДж/ч).
При сбросе такого количества воды в природные водоемы температура в них повышается, что приводит к снижению концентрации растворенного кислорода. В водоемах нарушаются процессы самоочищения воды, что приводит к гибели рыбы.
Согласно нормативным документам Российской Федерации, при сбросе горячих вод в водоемы температура в них не должна повышаться более чем на 3 К по сравнению с температурой воды самого жаркого месяца года. Дополнительно установлен верхний предел допустимой температуры. Максимальная температура воды в природных водоемах не должна быть выше 28 °С. В водоемах с холодолюбивыми рыбами (лососевые и сиговые) температура не должна превышать 20 °С летом и 8 °С зимой.
Аналогичные запреты действуют и в западных странах. Так, в США допустимый подогрев воды в природных водоемах не должен превышать 1,5 К. По федеральному закону США максимальная температура сбросной воды должна быть не более 34 °С для водоемов с теплолюбивыми рыбами и 20 °С - для водоемов с холодолюбивыми рыбами.
Во многих странах ограничивают верхний предел температуры сбросной воды. В западноевропейских странах максимальная температура воды при сбросе ее в реку не должна быть выше 28 - 33 °С.
Для предотвращения вредного теплового воздействия на естественные водные объекты используют два пути: строят отдельные проточные водохранилища, в которые сбрасывают теплую воду, обеспечивая интенсивное перемешивание сбросной воды с основной массой холодной воды; применяют циркуляционные оборотные системы с промежуточным охлаждением нагретой воды.
На рис. 7.1 приведена схема прямоточного охлаждения воды со сбросом ее в водоемы в летнее и зимнее время.
Вода после турбины 1 поступает в конденсатор 2 и оттуда направляется в устройство для охлаждения воды 4 (обычно градирню). Затем через промежуточную емкость вода попадает в источник водоснабжения.
На рис. 7.2 приведена схема оборотного охлаждения воды, отличительной особенностью которой является организация замкнутого контура циркуляции воды. После охлаждения в градирне 5 вода насосом 4 вновь подается в конденсатор. В случае необходимости предусмотрен забор воды из природного источника насосом 3. Оборотные системы водоснабжения с испарительным охлаждением циркуляционной воды позволяют в 40 - 50 раз уменьшить потребности электростанций в свежей воде из внешних источников.
Очистка сточных вод, содержащих примеси солей. Такие сточные воды образуются при работе установок по подготовке обессоленной воды (ВПУ), а также в системах гидрозолоудаления (ГЗУ).
Сточные воды в системах ВПУ. При работе водоочистительных установок на электростанциях образуются стоки от промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей и в результате регенерации ионообменных фильтров. Промывочные воды

Рис. 7.2. Схема оборотного охлаждения воды:

содержат нетоксичные примеси - карбонат кальция, гидроксиды магния, железа и алюминия, кремнекислоту, гуминовые вещества, частицы глины. Концентрации солей невелики. Поскольку все эти примеси не являются токсичными, после осветления воду возвращают в головную часть водоочистки и используют в процессе водоподготовки.
Регенерационные стоки, содержащие значительные количества солей кальция, магния и натрия, обрабатывают на установках с использованием электродиализа. Схемы таких установок были приведены ранее (см. рис. 5.19 и 5.23). После электрохимической обработки получают очищенную воду и небольшой объем высококонцентрированного раствора солей.
Утилизация сточных вод систем гидрозолоудаления (ГЗУ). Для удаления золошлаковых отходов на большинстве электростанций применяется гидротранспорт. Степень минерализации воды в системах ГЗУ бывает достаточно высокой. Например, при удалении золы, полученной при горении таких видов топлива, как сланцы, торф и некоторые сорта углей, вода насыщается Са(ОН)2 до концентрации 2 - 3 г/л и имеет pH gt; 12.
Сброс воды из систем ГЗУ во много раз превышает суммарный объем всех остальных загрязненных жидких стоков ТЭС. Организация замкнутого водооборота сточных вод в системах ГЗУ позволяет существенно снизить количество сбросной воды. В этом случае осветленная на золоотвале вода возвращается на электростан
цию для повторного использования. В России с 1970 г. все строящиеся электростанции, работающие на твердом топливе, оборудуются системой замкнутых циклов оборота, забирающих воду с установок ГЗУ.
Сложность работы этих систем обусловлена образованием отложений в трубопроводах и аппаратуре. Наиболее опасными с этой точки зрения являются отложения CaC03, CaS04, Са(ОН)2 и CaS03. Они образуются в коммуникациях осветленной воды при pH gt; 11 и пульпопроводах при гидротранспорте золы, содержащей более 1,4% свободного оксида кальция.
Основные мероприятия по предотвращению отложений направлены на снятие перенасыщения осветленной воды. Воду выдерживают в бассейне золоотвала в течение 200 - 300 ч. При этом часть солей выпадает в осадок. После отстоя воду из бассейнов забирают на повторное использование.
Очистка сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Загрязнение воды нефтепродуктами на ТЭС происходит при ремонте мазутного хозяйства, а также за счет утечек масла из маслосистем турбин и генераторов.
В среднем содержание нефтепродуктов составляет 10 - 20 мг/л. Многие потоки имеют гораздо меньшую загрязненность - 1 - 3 мг/л. Но бывают и кратковременные сбросы вод с содержанием нефти и масла до 100 - 500 мг/л.
Очистные установки аналогичны тем, которые применяются на нефтеперерабатывающих заводах (см. рис. 9.11). Стоки собирают в приемные резервуары, в которых их выдерживают 3 -5 ч, а затем направляют в двухсекционную нефтеловушку, представляющую собой горизонтальный отстойник, оборудованный скребковым транспортером. В отстойнике в течение 2 ч происходит разделение загрязнений - легкие частицы всплывают на поверхность и удаляются, а тяжелые оседают на дно.
Затем стоки проходят через флотационную установку. Флотацию производят с помощью воздуха, подаваемого в аппарат под давлением 0,35 - 0,4 МПа. Эффективность удаления нефтепродуктов во флотаторе составляет 30 - 40%. После флотатора вода поступает в двухступенчатую напорную фильтровальную установку. Первой ступенью являются двухкамерные фильтры, загруженные дробленым антрацитом с размером зерен 0,8 -1,2 мм. Скорость фильтрации при прохождении этих фильтров равна 9-11 м/ч. Эффект очистки воды достигает 40%. Второй ступенью служат фильтры с активированным углем марок ДАК или БАУ-20 (скорость фильтрации 5,5 -6,5 м/ч; степень очистки - до 50 %).
Исследованиями последних лет установлена хорошая адсорбция нефтепродуктов частицами золы, получаемыми на ТЭС при горении углей. Так, при исходной концентрации нефтепродуктов в воде 100 мг/л остаточное содержание их после контакта с золой не превышает 3 - 5 мг/л. При исходной концентрации нефтепродуктов 10 - 20 мг/л, что встречается при эксплуатации ТЭС наиболее часто, их остаточное содержание не выше 1 -2 мг/л.
Таким образом, при контакте сточной воды с золой практически достигается тот же эффект, как и при использовании дорогих очистительных установок. Обнаруженный эффект послужил основой для ряда проектных разработок по очистке сточных вод, загрязненных нефтью. Предложено организовать замкнутые циклы по использованию нефте- и маслосодержащих сточных вод в системах ГЗУ без их предварительной очистки.
Очистка сточных вод сложного состава после консервации и промывки теплосилового оборудования. Сточные воды, получаемые после промывки и консервации оборудования, имеют разнообразный состав. В них входят минеральные (соляная, серная, плавиковая) и органические (лимонная, уксусная, щавелевая, адипиновая, муравьиная) кислоты. Веточные воды переходят комп- лексообразователи - трилон и ингибиторы коррозии.
По своему влиянию на санитарный режим водоемов примеси в этих водах разделяют на три группы: неорганические вещества, содержание которых в сточных водах близко к ПДК, - сульфаты и хлориды кальция, натрия и магния; вещества, содержание которых значительно превышает ПДК, - соли железа, меди, цинка, фторсодержащие соединения, гидразин, мышьяк. Эти вещества не могут быть переработаны биологическим путем в безвредные продукты; все органические вещества, а также аммонийные соли, нитриты и сульфиды. Общим для всех этих веществ является то, что они могут быть окислены биологическим методом до безвредных продуктов.
Исходя из состава сточных вод, их очистку проводят в три стадии.
Первоначально воды направляют в усреднитель. В этом аппарате происходит корректировка раствора по pH. При создании щелочной среды образуются гидроксиды металлов, которые должны выпадать в осадок. Однако сложный состав сточных вод создает трудности при образовании осадков. Например условия осаждения железа определяются формой его существования в растворе. Если в воде не содержится трилон (комплексообразователь), то осаждение железа происходит при pH 10,5-11,0. При этих же значениях pH будут разрушены трилонатные комплексы трехвалентного железа Fe3+. В случае присутствия в растворах комплекса двухвалентного железа Fe2+ последний начинает разрушаться только при pH 13. Трилонатные комплексы меди и цинка сохраняют устойчивость при любом значении pH среды.
Таким образом, для того чтобы выделить металлы из стоков, содержащих трилон, необходимо провести окисление Fe2+ до Fe3+ и добавить щелочь до pH 11,5- 12,0. Для цитратных растворов достаточно добавление щелочи до pH 11,0-11,5.
Для осаждения меди и цинка из цитратных и комплексонатных растворов подщелачивание неэффективно. Осаждение может быть осуществлено только при добавлении сульфида натрия. При этом образуются сульфиды меди и цинка и медь может быть осаждена практически при любом значении pH. Для цинка необходимо, чтобы значение pH было выше 2,5. Железо может быть выделено в осадок в виде сульфида железа при pH gt; 5,7. Достаточно высокую степень осаждения для всех трех металлов можно получить только при некотором избытке сульфида натрия.
Технология очистки стоков от фтора заключается в обработке их известью с сернокислотным глиноземом. На 1 мг фтора должно быть добавлено не менее 2 мг А1203. При соблюдении этих условий остаточная концентрация фтора в растворе будет не более 1,4- 1,6 мг/л.
Гидразин (NH2)2 является высокотоксичным веществом (см. табл. 5.20). Он присутствует в стоках только в течение нескольких суток, поскольку со временем происходит окисление гидразина и его разрушение.
Большинство органических соединений, имеющихся в стоках, разрушается при биологической очистке. Для сточных вод, содержащих неорганические вещества, этот метод может быть применен для окисления сульфидов, нитритов, аммонийных соединений. Хорошо поддаются биологической очистке органические кислоты и формальдегид. «Жесткими» соединениями, не окисляющимися биохимическим путем, являются трилон, ОП-Ю и ряд ингибиторов.
На заключительном этапе очистки сточные воды направляют в систему коммунальных стоков. При этом большинство загрязняющих веществ окисляется, а те вещества, которые не изменили свой состав, при разбавлении бытовыми водами будут иметь значение ниже ПДК. Такое решение узаконено санитарными нормами и правилами, в которых указываются условия приема на очистные сооружения промышленных стоков ТЭС.
Таким образом, технология очистки стоков, имеющих сложный состав, проводится в следующей последовательности.
Воды собирают в емкость, в которую добавляют щелочь до заданного значения pH. Осаждение сульфидов и гидроксидов происходит медленно, поэтому после добавления реагентов жидкость выдерживают в реакторе в течение нескольких суток. За это время совершается полное окисление гидразина кислородом воздуха.
Затем прозрачную жидкость, содержащую только органические вещества и избыток реагентов-осадителей, откачивают в магистраль хозяйственно-бытовых стоков.
На ТЭС, располагающих гидрозолоудалением, стоки после химических очисток оборудования могут быть сброшены в пульпопровод. Частицы золы обладают высокой адсорбционной способностью по отношению к примесям. После отстоя такая вода направляется в систему ГЗУ.

Эксплуатация тепловых электрических станций связана с использованием большого количества воды. Основная часть воды (более 90%) расходуется в системах охлаждения различных аппаратов: конденсаторов турбин, масло- и воздухоохладителей, движущихся механизмов и др.

Сточной водой является любой поток воды, выводимый из цикла электростанции.

К сточным, или сбросным, водам кроме вод систем охлаждения относятся: сбросные воды систем гидрозолоулавливания (ГЗУ), отработавшие растворы после химических промывок теплосилового оборудования или его консервации: регенерационные и шламовые воды от водоочистительных (водоподготовительных) установок: нефтезагрязненные стоки, растворы и суспензии, возникающие при обмывах наружных поверхностей нагрева, главным образом воздухоподогревателей и водяных экономайзеров котлов, сжигающих сернистый мазут.

Составы перечисленных стоков различны и определяются типом ТЭС и основного оборудования, ее мощностью, видом топлива, составом исходной воды, способом водоподготовки в основном производстве и, конечно, уровнем эксплуатации.

Воды после охлаждения конденсаторов турбин и воздухоохладителей несут, как правило, только так называемое тепловое загрязнение, так как их температура на 8...10 С превышает температуру воды в водоисточнике. В некоторых случаях охлаждающие воды могут вносить в природные водоемы и посторонние вещества. Это обусловлено тем, что в систему охлаждения включены также и маслоохладители, нарушение плотности которых может приводить к проникновению нефтепродуктов (масел) в охлаждающую воду. На мазутных ТЭС образуются сточные воды, содержащие мазут.

Масла могут попадать в сточные воды также из главного корпуса, гаражей, открытых распредустройств, маслохозяйств.

Количество вод систем охлаждения определяется в основном количеством отработавшего пара, поступающего в конденсаторы турбин. Следовательно, больше всего этих вод на конденсационных ТЭС (КЭС) и АЭС, где количество воды (т/ч), охлаждающей конденсаторы турбин, может быть найдено по формуле Q=KW гдеW - мощность станции, МВт;К -коэффициент, для ТЭСК = 100...150: для АЭС 150...200.

На электростанциях, использующих твердое топливо, удаление значительных количеств золы и шлака выполняется обычно гидравлическим способом, что требует большого количества воды. На ТЭС мощностью 4000 МВт, работающей на экибастузском угле, сжигается до 4000 т/ч этого топлива, при этом образуется около 1600...1700 т/ч золы. Для эвакуации этого количества со станции требуется не менее 8000 м 3 /ч воды. Поэтому основным направлением в этой области является создание оборотных систем ГЗУ, когда освободившаяся от золы и шлака осветленная вода направляется вновь на ТЭС в систему ГЗУ.

Сбросные воды ГЗУ значительно загрязнены взвешенными веществами, имеют повышенную минерализацию и в большинстве случаев повышенную щелочность. Кроме того, в них могут содержаться соединения фтора, мышьяка, ртути, ванадия.

Стоки после химической промывки или консервации теплосилового оборудования весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия промывочных растворов. Для промывок применяются соляная, серная, плавиковая, сульфаминовая минеральные кислоты, а также органические кислоты: лимонная, ортофталевая, адипиновая, щавелевая, муравьиная, уксусная и др. Наряду с ними используются трилон Б, различные ингибиторы коррозии, поверхностно-активные вещества, тиомочевина, гидразин, нитриты, аммиак.

В результате химических реакций в процессе промывок или консервации оборудования могут сбрасываться различные органические и неорганические кислоты, щелочи, нитраты, соли аммония, железа, меди, трилон Б, ингибиторы, гидразин, фтор, уротропин, каптакс и т. д. Такое разнообразие химических веществ требует индивидуального решения нейтрализации и захоронения токсичных отходов химических промывок.

Воды от обмывки наружных поверхностей нагрева образуются только на ТЭС, использующих в качестве основного топлива сернистый мазут. Следует иметь в виду, что обезвреживание этих обмывочных растворов сопровождается получением шламов, содержащих ценные вещества - соединения ванадия и никеля.

При эксплуатации водоподготовки обессоленной воды на ТЭС и АЭС возникают стоки от склада реагентов, промывок механических фильтров, удаления шламовых вод осветлителей, регенерации ионитовых фильтров. Эти воды несут значительное количество солей кальция, магния, натрия, алюминия, железа. Например, на ТЭЦ, имеющей производительность химводоочистки 2000 т/ч, сбрасывается солей до 2,5 т/ч.

С предочистки (механические фильтры и осветлители) сбрасываются нетоксичные осадки - карбонат кальция, гидрооксид железа и алюминия, кремнекислота, органические вещества, глинистые частицы.

И, наконец, на электростанциях, использующих в системах смазки и регулирования паровых турбин огнестойкие жидкости типа иввиоль или ОМТИ, образуется небольшое количество сточной воды, загрязненной этим веществом.

Основным нормативным документом, устанавливающим систему охраны поверхностных вод, служат «Правила охраны поверхностных вод (типовое положение)» (М.: Госкомприроды, 1991г.).

Запасы воды на планете колоссальны - около 1,5 млрд км3, однако объем пресных вод составляет немногим > 2%, при этом 97% их представлено ледниками в горах, полярными льдами Арктики и Антарктики, которая не доступны для использования. Объем пригодных для применения пресных вод составляет 0,3% от общего запаса гидросферы. В настоящее время населением мира ежесуточно потребляем 7 млрд.т. воды, что соответствует количеству полезных ископаемых, добываемых человечеством за год.

С каждым годом потребление воды резко увеличивается. На территории промышленных предприятий образуется сточные воды 3-х типов: бытовые, поверхностные, производственные.

Хозяйственно-бытовые сточные воды - образуются при эксплуатации на территории предприятий душевых, туалетов, прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за количество данных сточных вод и направляет их на городские станции очистки.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой поливочной водой примесей, скапливающие на территории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений, деревьев и т.п.); нефтепродукты (масла, бензин и керосин), используемый в двигателях транспортных средств, а так же органических и минеральных удобрений, используемых в заводских скверах и цветниках. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Расход поверхностных сточных вод рассчитывается в соответствии со СН и П2.04.03-85 «Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения» по методу предельной интенсивности. Для каждого сечения водостока расчетный расход определяют по формуле:

где - параметр, характеризующий интенсивность осадков в зависимости от климатических особенностей местности, где расположено предприятие;

Расчетная площадь стока.

Площадь территории предприятия

Коэффициент зависящий от площади;

Коэффициент стока, определяющий в зависящий от проницаемости поверхности;

Коэффициент стока, учитывающий особенности процессов сбора поверхностных сточных вод и движения их в лотках и коллекторах.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав, концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов. Для покрытия нужд водопотребления предприятиями области производится забор воды из поверхностных источников предприятиями промышленности и теплоэнергетики, сельскохозяйственными объектами водопользования, в основном на цели орошения.

В хозяйстве Республики Беларусь используются водные ресурсы рек: Днепр, Березина, Сож, Припять, Уборть, Случь, Птичь, Уть, Немыльня, Терюха, Уза, Виша.

Из артезианских скважин забирается приблизительно 210 млн. м3/ год, причем вся эта вода - питьевая.

Общий объем сточных вод образует за год около 500 млн. м3. Около 15% стоков являются загрязненными (недостаточно очищенными). В Гомельской области загрязнено около 30 рек и речек.

Особые виды промышленного загрязнения водоемов:

1) тепловое загрязнение, обусловленное выпуском тепловых вод от различных энергетических установок. Тепло, поступающее с нагретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища, оказывает существенное влияние на термический и биологический режим водоемов.

Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от t нагревания воды. Для лета выявлена следующая последовательность воздействия температуры воды на биоценоз озер и искусственных водоемов:

при t до 26 0С не наблюдается вредного воздействия

свыше 300С - вредное воздействие на биоценоз;

при 34-36 0С возникает летальные условия для рыб и др. организмов.

Создание различных охладительных устройств для сброса вод тепловых электростанций при огромном расходе этих вод приводит к значительному удорожанию строительства и эксплуатации ТЭС. В связи с этим изучению влиянию теплового загрязнения уделяется большое внимание. (Владимиров Д.М., Ляхин Ю.И., Охрана окружающей среды ст. 172-174);

2) нефть и нефтепродукты (пленка) - разлагаются за 100-150 дней при благоприятныхных условиях;

3) синтетические моющие средства - трудноудалимы из стоков, увеличивают содержание фосфатов, что ведет к увеличению растительности, цветению водоемов, истощению кислорода в водной массе;

4) сброс Zu и Cu - не удаляются полностью, а меняются формы соединения и скорость миграции. Только за счет разбавление можно снизить концентрацию.

Вредное воздействие машиностроения на поверхностные воды обусловлено большим водопотреблением (около 10 % общего водопотребления в промышленности) и значительным загрязнением стоков, которые подразделяются на пять групп:

с механическими примесями, в том числе и гидроксидами металлов; с нефтепродуктами и эмульсиями, стабилизированными ионогенными эмульгаторами; с летучими нефтепродуктами; с моющими растворами и эмульсиями, стабилизированными неионогенными эмульгаторами; с растворенными токсичными соединениями органического и минерального происхождения.

На первую группу приходится 75 % объема сточных вод, вторую, третью и четвертую - еще 20 %, пятую группу - 5 % объема.

Основным направлением в рациональном использовании водных ресурсов являются оборотное водоснабжение.

Сточные воды машиностроительных предприятий

Литейные цехи. Вода используется на операциях гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделения регенерации, на транспорт отходов горелой земли, при орошении газоочистного оборудования, охлаждении оборудования.

Сточные воды загрязняются глиной, песком, зольными остатками от выгоревшей части стержней смеси и связующими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ может достигать 5 кг/м3.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи. Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, поковок, гидросбива металлической окалины и обработки помещения, являются частицы пыли, окалины и масла.

Механические цехи. Вода используемая для приготовления смазочно-охлаждаемых жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски. Количество шлама от одного станка при черновом шлифовании 71,4 кг/ч, при чистовом - 0,6 кг/ч.

Термические участки: Для приготовления технологических растворов, используемых для закалки, отпуске и отжиге деталей, а так же для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов используют воду. Примеси сточных вод - минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые масла и щелочи.

Участки травления и гальванические участки. Вода используемая для приготовления технологических растворов, применяемая при травлении материалов и нанесение на них покрытий, для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлическая окалина, эмульсии, щелочи и кислоты, тяжелые масла.

В сварочных, монтажных, сборочных цехах машиностроительных предприятий сточные воды содержат металлические примеси, маслопродукты, кислоты и т.п. в значительно меньших количествах, чем в рассмотренных цехах.

Степень загрязненности сточных вод характеризуется следующими основными физико-химические показателями:

количеством взвешенных веществ, мг/л;

биохимическим потреблением кислорода, мг/л O2/л; (БПК)

Химическим потреблением кислорода, мг/л (ХПК)

Органолептическими показателями (цвет, запах)

Активной реакцией среды, рН.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Контрольная работа

По Отраслевой экологии

Вариант 3

1. ОБРАЗОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ И ОТХОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ МЕТАЛЛООБРАБОТКИ

1.1 Технологические процессы и оборудование - источники образования выбросов

сточный промышленный выброс загрязнение

Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включая заготовительные и кузнечные цехи, термической обработки, механической обработки, цехи покрытий и крупное литейное производство. В состав предприятия входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. Используются сварочные работы, механическая обработка металла, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции.

Литейные цехи.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделений в атмосферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индукционные печи, участки складирования и переработки шихты и формовочных материалов, участки выбивки и очистки литья.

В современных чугунолитейных цехах в качестве плавильных агрегатов применяют водоохлаждаемые вагранки закрытого типа, индукционные тигельные печи повышенной и промышленной частоты, дуговые печи типа ДЧМ, установки электрошлакового переплава, вакуумные печи различных конструкций и т.п.

Выбросы загрязняющих веществ при плавке металлов зависят от двух составляющих:

состава шихты и степени ее загрязнения;

от выбросов самих плавильных агрегатов в зависимости от используемых видов энергии (газ, кокс и т.п.) и технологии плавки.

По вредному воздействию на человека и окружающую среду пыль делят на 2 группы:

минерального происхождения;

аэрозоли паров металлов.

Высокую опасность представляют собой пыли минерального происхождения, содержащие диоксид кремния (), а также оксиды хрома (VI) и марганца, которые являются канцерогенными веществами.

Мелкодисперсная пыль является аэрозолью. По степени дисперсности аэрозоли делятся на 3 категории:

грубая: 0,5 мкм и более (визуально);

коллоидная: 0,05 - 0,5 мкм (с помощью приборов);

аналитическая: менее 0,005 мкм.

В литейном производстве имеют дело с грубой и коллоидной аэрозолями.

Диоксид кремния вызывает развитие силикоза, заболевание является профессиональным в формовочном отделении литейного цеха.

Ряд металлов вызывает «литейную лихорадку» (Zn, Ni, Cu, Fe, Co, Pb, Mn, Be, Sn, Sb, Cd и их оксиды). Некоторые металлы (Cr, Ni, Be, As и др.) обладают канцерогенным действием, т.е. вызывают раковые заболевания органов.

Многие металлы (Hg, Co, Ni, Cr, Pt, Be, As, Au, Zn и их соединения) вызывают аллергические реакции организма (бронхиальную астму, некоторые заболевания сердца, поражения кожи, глаз, носа и др.). В табл. 1 представлены ПДК для ряда металлов.

Таблица 1 - Предельно допустимые концентрации металлов

Модификации вагранок различаются типом дутья, видом используемого топлива, конструкцией горна, шахты, колошника. Это определяет состав исходных и конечных продуктов плавки, а следовательно, количество и состав отходящих газов, их запыленность.

В среднем при работе вагранок на каждую тонну чугуна приходиться 1000 м3 выбрасываемых в атмосферу газов, содержащих 3...20 г/м3 пыли: 5...20 % оксида углерода; 5... 17 % углекислого газа; до 2 % кислорода; до 1,7 % водорода; до 0,5 % сернистого ангидрида; 70...80 % азота.

Значительно меньшее количество выбросов из вагранок закрытого типа. Так, в дымовых газах отсутствует окись углерода, а к.п.д. очистки от взвешенных частиц достигает 98.. .99 %. В результате обследования вагранок горячего и холодного дутья был установлен диапазон значений дисперсного состава пыли в ваграночных газах.

Ваграночная пыль отличается широким спектром дисперсности, но основу выбросов составляют высокодисперсные частицы. Химический состав ваграночной пыли различен и зависит от состава металлозавалки, шихты, состояния футеровки, вида топлива, условий работы вагранки.

Химический состав пыли в процентах от массовой доли: SiO2 - 20 -50%; CaO - 2 - 12 %; A2O3 - 0.5 - 6%; (FeO+F2O3) - 10 -36 %; C - 30 - 45%.

При выпуске чугуна из вагранки в заливочные ковши выделяется 20 г/т графитовой пыли и 130 г/т оксида углерода; из других плавильных агрегатов вынос газов и пыли менее значителен.

В процессе эксплуатации газовой вагранки (ГВ) выявлены следующие их преимущества перед коксовыми вагранками:

возможность стабильно выплавлять чугуны широкого диапазона с различным содержанием С и низким содержанием S, в том числе и ЧШГ;

выплавленный чугун имеет перлитную структуру с большой
дисперсностью металлической матрицы, обладает меньшим эвтектическим зерном и величиной графитных включений;

механические свойства чугуна, полученного в ГВ, выше; его чувствительность к изменению толщины стенки меньше; обладает хорошими литейными свойствами при явной тенденции к уменьшению суммарного объема усадочных пустот и преобладанию концентрированной усадочной раковины;

в условиях трения со смазкой чугун имеет большую износостойкость;

выше его герметичность;

в ГВ возможно применять до 60% стального лома и иметь температуру чугуна до 1530°С 3,7...3,9%С;

одна ГВ может работать без ремонта 2... 3 недели;

экологическая ситуация при переходе с кокса на природный газ изменяется: выделение пыли в атмосферу уменьшается в 5-20 раз, содержание СО - в 50 раз, SO2 - в 12 раз.

Сравнительно большой выход технологических газов наблюдается при плавке стали в электродуговых печах. В данном случае состав газов зависит от периода плавки, марки выплавляемой стали, герметичности печи, способа газоотсоса и наличия кислородной продувки. Принципиальными преимуществами плавки металла в электродуговых печах (ЭДП) являются невысокие требования к качеству шихты, к размерам и конфигурации кусков, что снижает стоимость шихты, высокое качество выплавленного металла. Расход энергии колеблется от 400 до 800 кВт-ч/т, в зависимости от размеров и конфигурации шихты, необходимой температуры жидкого металла, его химсостава, стойкости огнеупорной футеровки, метода рафинирования, типа установок для пыле- и газоочистки.

Источники выделений при плавке в ЭДП можно разделить на три категории: шихта; выбросы, образующиеся в процессе плавления и рафинирования; выбросы при выпуске метала из печи.

Отбор проб пылевыделений из 23 ЭДП в США и их анализ активационным и атомно-адсорбционным методами на 47 элементов показал наличие в них цинка, циркония, хрома, железа, кадмия, молибдена и вольфрама. Количество других элементов было ниже предела чувствительности методов. По данным американских и французских изданий количество выделений из ЭДП колеблется от 7 до 8 кг на тонну металлической шихты при нормальном ведении плавки. Есть сведения, что эта величина может возрастать до 32 кг/т, в случае загрязненной шихты. Отмечается линейная зависимость между скоростями выделения и обезуглероживания. При выгорании 1% С в минуту выделяется 5 кг/мин пыли и газа на каждую тонну обрабатываемого металла. При рафинировании расплава железной рудой количество выделений и время, в течение которого происходит это выделение, заметно выше, чем при рафинировании кислородом. Поэтому с экологической точки зрения при установке новых и реконструкции старых ЭДП целесообразно предусматривать продувку кислородом для рафинирования металла.

Отходящие газы из ЭДП в основном состоят из монооксида углерода, образующегося в результате окисления электродов и удаления углерода из расплава при продувке его кислородом или добавке железной руды. Каждый м3 кислорода формирует 8-10 м3 отходящих газов, и в этом случае 12-15 м3 газов должно пройти через систему очистки. Наивысшая скорость выделения газов отмечается при продувке металла кислородом.

Основной составляющей пыли при плавке в индукционных печах (60 %) являются окислы железа, остальное - окислы кремния, магния, цинка, алюминия в различном соотношении в зависимости от химического состава металла и шлака. Выделяемые при плавке чугуна в индукционных печах частицы пыли имеют дисперсность от 5 до 100 мкм. Количество газов и пыли в 5...6 раз меньше, чем при плавке в электродуговых печах.

Таблица 2 - Удельное выделение загрязняющих веществ (q, кг/т) при выплавке стали и чугуна в индукционных печах

При литье, из формовочных смесей под действием теплоты жидкого металла, выделяются: бензол, фенол, формальдегид, метанол и другие токсичные вещества, которые зависят от состава формовочных, смесей, массы и способа получения отливки и других факторов.

От участков выбивки на 1 м2 площади решетки выделяется 46 - 60 кг/ч пыли, 5 - 6 кг/ч СО, до 3 кг/ч аммиака.

Значительные выделения пыли наблюдаются на участках очистки и обрубки литья, участке приготовления и переработке шихты, формовочных материалов. На стержневых участках - средние газообразные выделения.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи.

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно-прессовых и прокатных цехах выделяется пыль, кислотный и масляный аэрозоль (туман), оксид углерода, диоксид серы и др.

В прокатных цехах выброс пыли составляет приблизительно 200 г/т проката. Если применяется огневая зачистка поверхности заготовки, то выход пыли возрастает до 500 - 2000 г/т. При этом, в процессе сгорания поверхностного слоя металла образуется большое количество мелкодисперсной пыли, на 75 - 90% состоящей из оксидов железа. Для удаления окалины с поверхности горячекатанной полосы применяют травление в серной или соляно кислоте. Среднее содержание кислоты в удаляемом воздухе составляет 2.5 - 2.7 г/м3. Общеобменной вентиляцией кузнечно-прессового цеха в атмосферу выбрасываются оксиды углерода и азота, диоксид серы.

Термические цехи.

Воздух, выбрасываемый из термических цехов, загрязнен парами и продуктами горения масла, аммиаком, цианистым водородом и другими веществами поступающими в систему вытяжной вентиляции от ванн и агрегатов для термообработки. Источниками загрязнения являются нагревательные печи, работающие на жидком и газообразном топливе, а также дробеструйная и дробеметная камеры. Концентрация пыли достигает 2 - 7 г/м3.

При закалке и отпуске деталей в масляных ваннах в отводимом от ванн воздухе содержится до 1% паров масла от массы металла.

Цехи механической обработки.

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов (капли жидкости размером 0.2 - 1.0 мкм, дымы - 0.001 - 0.1 мкм, пыль - > 0.1 мкм). Пыль, образующаяся в процессе абразивной обработки, состоит на 30 - 40% из материала абразивного круга и на 60 - 70% из материала обрабатываемого изделия.

Значительные выделения пыли наблюдаются при механической обработке древесины, стеклопластиков, графита и других неметаллических материалов.

При механической обработке полимерных материалов одновременно с пылеобразованием могут выделяться пары химических веществ и соединений (фенол, формальдегид, стирол), которые входят в состав обрабатываемых материалов.

Сварочные цехи.

Состав и масса выделяемых вредных веществ зависит от вида и режимов техпроцесса, свойств применяемых материалов. наибольшие выделения вредных веществ характерны для процесса ручной электродуговой сварки. При расходе 1 кг электродов в процессе ручной дуговой сварки стали образуется до 40 г пыли, 2 г фтористого водорода, 1.5 г оксидов С и N, в процессе сварки чугунов - до 45 г пыли и 1.9 г фтористого водорода. При полуавтоматической и автоматической сварке масса выделяемых вредных веществ < в 1.5 - 2.0 раза, а при сварке под флюсом - в 4-6 раз.

Анализ состава загрязнений, выбрасываемых в атмосферу машиностроительным предприятием показывает, что кроме основных примесей (СО, SO2, NOx, CnHm, пыль) в выбросах содержатся и другие токсичные соединения, которые почти всегда оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду. Концентрация вредных выбросов в вентиляционных выбросах часто невелика, но из-за больших объемов вентиляции воздуха валовые количества вредных веществ весьма значительны.

1.2 Количественные характеристики выбросов от основного технологического оборудования. Расчет экологического налога

Качественными характеристиками выбросов загрязняющих веществ являются химический состав веществ и класс их опасности.

К количественным характеристикам относятся: валовый выброс загрязняющих веществ в тоннах в год (QB), значение максимального выброса загрязняющих веществ в граммах в секунду (QМ). Расчет валового и максимального выбросов проводят при:

Оценке воздействия на окружающую среду;

Разработке проектной документации на строительство, реконструкцию, расширение, техническое перевооружение, модернизацию, изменение профиля производства, ликвидацию объектов и комплексов;

Инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Нормировании выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Установлении объемов разрешенных (лимитируемых) выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Контроле за соблюдением установленных норм выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух;

Ведении первичного учета о воздействии на атмосферный воздух;

Ведении отчетности о выбросах загрязняющих веществ;

Исчислении и уплате экологического налога;

При выполнении иных мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Расчет ведется в соответствии с руководящим документом "Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при горячей обработке металлов" - РД 0212.3-2002. РД разработан лабораторией "НИЛОГАЗ" БГПА, утвержден и введен в действие постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды РБ № 10 от 28 мая 2002 г.

РД предназначен для выполнения ориентировочных расчетов ожидаемых выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от основного технологического оборудования предприятий отрасли. В основу расчета положены удельные выбросы загрязняющих веществ от единицы технологического оборудования, планируемые или отчетные показатели основной деятельности предприятия; нормы расхода основных и вспомогательных материалов, графики и нормо-часы работы оборудования, степень очистки пылегазоочистных установок. РД позволяет осуществлять годовое и перспективное планирование объемов выбросов, а также намечать пути их сокращения.

2. ОБРАЗОВАНИЕ ПРИМЕСЕЙ СТОЧНЫХ ВОД

2.1 Общие сведения

Запасы воды на планете колоссальны - около 1,5 млрд км3, однако объем пресных вод составляет немногим > 2%, при этом 97% их представлено ледниками в горах, полярными льдами Арктики и Антарктики, которая не доступны для использования. Объем пригодных для применения пресных вод составляет 0,3% от общего запаса гидросферы. В настоящее время населением мира ежесуточно потребляем 7 млрд.т. воды, что соответствует количеству полезных ископаемых, добываемых человечеством за год.

С каждым годом потребление воды резко увеличивается. На территории промышленных предприятий образуется сточные воды 3-х типов: бытовые, поверхностные, производственные.

Хозяйственно-бытовые сточные воды - образуются при эксплуатации на территории предприятий душевых, туалетов, прачечных и столовых. Предприятие не отвечает за количество данных сточных вод и направляет их на городские станции очистки.

Поверхностные сточные воды образуются в результате смывания дождевой поливочной водой примесей, скапливающие на территории, крышах и стенах производственных зданий. Основными примесями этих вод являются твердые частицы (песок, камень, стружки и опилки, пыль, сажа, остатки растений, деревьев и т.п.); нефтепродукты (масла, бензин и керосин), используемый в двигателях транспортных средств, а так же органических и минеральных удобрений, используемых в заводских скверах и цветниках. Каждое предприятие отвечает за загрязнение водоемов, поэтому необходимо знать объем сточных вод данного типа.

Расход поверхностных сточных вод рассчитывается в соответствии со СН и П2.04.03-85 «Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения» по методу предельной интенсивности. Для каждого сечения водостока расчетный расход определяют по формуле:

где - параметр, характеризующий интенсивность осадков в зависимости от климатических особенностей местности, где расположено предприятие;

Расчетная площадь стока.

Площадь территории предприятия

Коэффициент зависящий от площади;

Коэффициент стока, определяющий в зависящий от проницаемости поверхности;

Коэффициент стока, учитывающий особенности процессов сбора поверхностных сточных вод и движения их в лотках и коллекторах.

Производственные сточные воды образуются в результате использования воды в технологических процессах. Их количество, состав, концентрация примесей определяется типом предприятия, его мощностью, видами используемых технологических процессов. Для покрытия нужд водопотребления предприятиями области производится забор воды из поверхностных источников предприятиями промышленности и теплоэнергетики, сельскохозяйственными объектами водопользования, в основном на цели орошения.

В хозяйстве Республики Беларусь используются водные ресурсы рек: Днепр, Березина, Сож, Припять, Уборть, Случь, Птичь, Уть, Немыльня, Терюха, Уза, Виша.

Из артезианских скважин забирается приблизительно 210 млн. м3/ год, причем вся эта вода - питьевая.

Общий объем сточных вод образует за год около 500 млн. м3. Около 15% стоков являются загрязненными (недостаточно очищенными). В Гомельской области загрязнено около 30 рек и речек.

Особые виды промышленного загрязнения водоемов:

1) тепловое загрязнение, обусловленное выпуском тепловых вод от различных энергетических установок. Тепло, поступающее с нагретыми сбросными водами в реки, озера и искусственные водохранилища, оказывает существенное влияние на термический и биологический режим водоемов.

Интенсивность влияния теплового загрязнения зависит от t нагревания воды. Для лета выявлена следующая последовательность воздействия температуры воды на биоценоз озер и искусственных водоемов:

при t до 26 0С не наблюдается вредного воздействия

свыше 300С - вредное воздействие на биоценоз;

при 34-36 0С возникает летальные условия для рыб и др. организмов.

Создание различных охладительных устройств для сброса вод тепловых электростанций при огромном расходе этих вод приводит к значительному удорожанию строительства и эксплуатации ТЭС. В связи с этим изучению влиянию теплового загрязнения уделяется большое внимание. (Владимиров Д.М., Ляхин Ю.И., Охрана окружающей среды ст. 172-174);

2) нефть и нефтепродукты (пленка) - разлагаются за 100-150 дней при благоприятныхных условиях;

3) синтетические моющие средства - трудноудалимы из стоков, увеличивают содержание фосфатов, что ведет к увеличению растительности, цветению водоемов, истощению кислорода в водной массе;

4) сброс Zu и Cu - не удаляются полностью, а меняются формы соединения и скорость миграции. Только за счет разбавление можно снизить концентрацию.

Вредное воздействие машиностроения на поверхностные воды обусловлено большим водопотреблением (около 10 % общего водопотребления в промышленности) и значительным загрязнением стоков, которые подразделяются на пять групп:

с механическими примесями, в том числе и гидроксидами металлов; с нефтепродуктами и эмульсиями, стабилизированными ионогенными эмульгаторами; с летучими нефтепродуктами; с моющими растворами и эмульсиями, стабилизированными неионогенными эмульгаторами; с растворенными токсичными соединениями органического и минерального происхождения.

На первую группу приходится 75 % объема сточных вод, вторую, третью и четвертую - еще 20 %, пятую группу - 5 % объема.

Основным направлением в рациональном использовании водных ресурсов являются оборотное водоснабжение.

2.2 Сточные воды машиностроительных предприятий

Литейные цехи. Вода используется на операциях гидравлической выбивки стержней, транспортировки и промывки формовочной земли в отделения регенерации, на транспорт отходов горелой земли, при орошении газоочистного оборудования, охлаждении оборудования.

Сточные воды загрязняются глиной, песком, зольными остатками от выгоревшей части стержней смеси и связующими добавками формовочной смеси. Концентрация этих веществ может достигать 5 кг/м3.

Кузнечно-прессовые и прокатные цехи. Основными примесями сточных вод, используемых для охлаждения технологического оборудования, поковок, гидросбива металлической окалины и обработки помещения, являются частицы пыли, окалины и масла.

Механические цехи. Вода используемая для приготовления смазочно-охлаждаемых жидкостей, промывки окрашиваемых изделий, для гидравлических испытаний и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлические и абразивные частицы, сода, масла, растворители, мыла, краски. Количество шлама от одного станка при черновом шлифовании 71,4 кг/ч, при чистовом - 0,6 кг/ч.

Термические участки: Для приготовления технологических растворов, используемых для закалки, отпуске и отжиге деталей, а так же для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов используют воду. Примеси сточных вод - минерального происхождения, металлическая окалина, тяжелые масла и щелочи.

Участки травления и гальванические участки. Вода используемая для приготовления технологических растворов, применяемая при травлении материалов и нанесение на них покрытий, для промывки деталей и ванн после сброса отработанных растворов и обработки помещения. Основные примеси - пыль, металлическая окалина, эмульсии, щелочи и кислоты, тяжелые масла.

В сварочных, монтажных, сборочных цехах машиностроительных предприятий сточные воды содержат металлические примеси, маслопродукты, кислоты и т.п. в значительно меньших количествах, чем в рассмотренных цехах.

Степень загрязненности сточных вод характеризуется следующими основными физико-химические показателями:

количеством взвешенных веществ, мг/л;

биохимическим потреблением кислорода, мг/л O2/л; (БПК)

Химическим потреблением кислорода, мг/л (ХПК)

Органолептическими показателями (цвет, запах)

Активной реакцией среды, рН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2006.- 556 с

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин - М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с

3. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с.

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с.

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с.

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экорлогия. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2007. - 624 с.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2006. -238с.

8. Одум Ю. Экология. - М.: Наука,2006.

9. Чернова Н.М. Общая экология: Учебник для студентов педагогических вузов/ Н.М.Чернова, А.М.Былова. - М.: Дрофа, 2008.-416 с.

10. Экология: Учебник для студентов высш. и сред. учеб. заведений, обуч. по техн. спец. и направлениям/Л.И.Цветкова, М.И.Алексеев, Ф.В.Карамзинов и др.; под общ. ред. Л.И.Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2007.- 550 с.

11. Экология. Под ред. проф.В.В.Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. - 768 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Источники загрязнения внутренних водоемов. Методы очистки сточных вод. Выбор технологической схемы очистки сточных вод. Физико-химические методы очистки сточных вод с применением коагулянтов. Отделение взвешенных частиц от воды.

реферат , добавлен 05.12.2003


Санитарно-гигиеническое значение воды. Характеристика технологических процессов очистки сточных вод. Загрязнение поверхностных вод. Сточные воды и санитарные условия их спуска. Виды их очистки. Органолептические и гидрохимические показатели речной воды.

дипломная работа , добавлен 10.06.2010


Загрязнение окружающей среды предприятиями металлургической отрасли. Влияние металлургических предприятий на атмосферный воздух и сточные воды. Определение и виды промышленных сточных вод и способы их очистки. Санитарная охрана атмосферного воздуха.

курсовая работа , добавлен 27.10.2015


Снижение биосферных функций водоемов. Изменение физических и органолептических свойств воды. Загрязнение гидросферы и его основные виды. Основные источники загрязнения поверхностных и подземных вод. Истощение подземных и поверхностных вод водоемов.

контрольная работа , добавлен 09.06.2009


Загрязнения, содержащиеся в бытовых сточных водах. Биоразлагаемость как одно из ключевых свойств сточных вод. Факторы и процессы, оказывающие влияние на очистку сточных вод. Основная технологическая схема очистки для сооружений средней производительности.

реферат , добавлен 12.03.2011


Характеристика бытовых, производственных и атмосферных сточных вод. Определение основных элементов системы водоотведения (общесплавных, комбинированных) городов и промышленных предприятий, проведение их экологической и технико-экономической оценок.

реферат , добавлен 14.03.2010


Состав и классификация пластических масс. Сточные воды производств суспензионных полистиролов и сополимеров стирола. Сточные воды производства фенолоформальдегидных смол. Классификация методов их очистки. Очистка сточных вод после производства каучуков.

курсовая работа , добавлен 27.12.2009


Охрана поверхностных вод от загрязнения. Современное состояние качества воды в водных объектах. Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Охрана воды от загрязнения.

реферат , добавлен 18.12.2009


Предприятие АО "Осколцемент" как источник загрязнения водных объектов. Технологический процесс производства цемента. Вероятные загрязняющие вещества, которые могут попадать в сточные воды. Расчеты предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ.

курсовая работа , добавлен 22.12.2011


Краткая характеристика деятельности ООО "Уралхимтранс". Основные источники загрязнения и оценка экологического воздействия предприятия на окружающую среду: сточные воды, отходы производства. Природоохранные мероприятия для снижения уровня загрязнения.

Введение

Энергетика и окружающая среда

Характеристика сточных вод

Обоснование выбора схемы очистки сточных вод

Схема очистки сточных вод

Заключение

Литература

Приложение

Введение

На протяжении тысячелетий человечество оказывало крайне ограниченное влияние на окружающую среду, но во второй половине ХХ века в связи с резким увеличением антропогенной нагрузки на нее и тяжелыми экологическими последствиями наиболее остро встала проблема охраны окружающей среды, нахождения равновесия между обеспечением экономических и социальных потребностей общества и сохранением окружающей среды. В условиях растущей угрозы окружающей среде и здоровью населения практически во всех странах мира были приняты законодательные акты, ограничивающие и регулирующие антропогенное давление на природу. Одновременно разрабатываются и внедряются новые технологии, исключающие или минимизирующие вредное воздействие производственных процессов на воздух, воду и почву.

Проблема утилизации промывной воды является актуальной для крупных станций водоподготовки в России. В процессе водоподготовки на фильтровальных станциях образуется большое количество промывной воды фильтров и контактных осветлителей (15 - 30 % от объема обрабатываемой воды). Для промывной воды, сбрасываемой со станций, характерны высокие значения концентраций алюминия, железа, взвешенных веществ, окисляемости, что негативно сказывается на состоянии водоемов, принимающих данный вид сточных вод.

Согласно СНиП 2.04.02-84 промывные воды следует направлять на повторное использование, однако на практике не удается таким образом полностью утилизировать промывные воды по ряду причин: ухудшение процессов хлопьеобразования и отстаивания взвеси, сокращение продолжительности фильтроциклов. В настоящее время большая часть (~75%) промывных вод либо сбрасывается в бытовую канализацию, либо, после предварительного отстаивания (или без него), в природный водоем. При этом в первом случае значительно возрастает нагрузка на канализационные сети и сооружения биологической очистки, нарушается их нормальный режим работы. Во втором случае происходит загрязнение природных водоемов токсичным осадком, что негативно сказывается на их санитарном состоянии.

Таким образом, необходимы новые подходы, исключающие загрязнение окружающей среды и позволяющие получить дополнительное количество очищенной воды без увеличения водозабора.

В данной работе мы исследуем схему очистки сточных вод тепловых электроцентралей и влияние их на окружающую среду.

Проблематика данной работы: исследование выбросов сточных вод промышленных предприятий, влияние сточных вод на окружающую среду.

1. Энергетика и окружающая среда

Современный период развития человечества иногда характеризуют через три параметра: энергетика, экономика, экология.

Энергетика среди данных показателей занимает особое место. Она является определяющим показателем, как и для экономики, так и для экологии. От энергетических показателей зависит экономический потенциал государств и благосостояние людей.

Спрос на электроэнергию и тепло растет с каждым годом, и в нашей стране и за рубежом, соответственно.

Появляется необходимость увеличения мощностей существующих производств и модернизация оборудования для того, чтоб повышения получения энергии и тепла.

Между тем, получение большего количества электроэнергии негативно влияет на природные ресурсы.

Производство электроэнергии в больших масштабах, влияет на:

атмосферу;

гидросферу;

литосферу;

биосферу.

В настоящее время энергетические потребности обеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топлива, воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия используются человеком после превращения ее в электрическую энергию.

Основные виды производства электроэнергии в РФ

Современный энергетический комплекс РФ включает почти 600 электростанций единичной мощностью свыше 5 МВт. Общая установленная мощность электростанций России составляет 220 тыс. МВт. Установленная мощность парка действующих электростанций по типам генерации имеет следующую структуру: 21% - это объекты гидроэнергетики, 11% -атомные электростанции и 68% - тепловые электростанции.

Тепловая энергия

Тепловые электроцентрали - это комплекс сооружений и оборудования для вырабатывания электроэнергии и тепла.

Тепловые электроцентрали различают:

По степени загрузки:

· базовые;

· пиковые.

По характеру потребляемого топлива:

· на твердом;

· жидком;

· газообразном.

Данные типы электростанций, большой мощности, требуют огромного количества воды, необходимой для охлаждения пара.

При этом поступающая охлаждающая вода, проходит через охлаждающие устройства и возвращается в источник.

В РФ используется паротурбинные виды ТЭС.

Энергетика г. Екатеринбург

Основным видом развития электрической энергии в Екатеринбурге припадет на тепловые электростанции.

Энергосбережение г. Екатеринбурга обеспечивает 6 ТЭЦ и 172 котельные различной мощности от 0,1 до 515 Гкал/час.

Установленная электрическая мощность ТЭЦ составляет 1 906 МВт (выработка более 6,1 млрд. кВт часов в год).

Общая тепловая мощность энергоисточников составляет 9 200 Гкал/час. В год производится более 19 млн. Гкал тепловой энергии, в том числе:

56% - на станциях «Свердловэнерго»;

39% - котельными промышленных предприятий;

5% - муниципальными котельными.

Годовой расход топлива составляет 3 млн. т.у.т., более 99% из которых приходится на природный газ, остальное - каменный уголь, мазут (последнее в качестве резервного топлива).

Протяженность магистральных тепловых сетей в г. Екатеринбурге составляет 188км, разводящих и квартальных тепловых сетей - более 3200 км.

Характеристика сточных вод

Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды.

Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего компонента.

Таблица 1 Состав и концентрация загрязнений в сточных водах ТЭЦ

Показатели		Качество воды приемника сточных вод	Система гидрозолоудаления
			До очистки	После очистки	Метод очистки	Дальнейшее использование		Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках после очистки
Взвешенные вещества
Нефтепродукты					Очистные сооружения отсутствуют	Сброс в водоемы
Щелочность общая	мг-экв/дц3
Жесткость общая	мг-экв/дц3
Сульфаты
Сухой остаток

Таблица 2 Показатели сточных вод ТЭЦ

Показатели	Концентрация вещества	До очистки	После очистки	Метод очистки	Дальнейшее использование	Приращение концентрации загрязняющих воду веществ в стоках до очистки
Взвешенные вещества
Нефтепродукты		8,64×10-4/1,44×10-4	2,16×10-3/0,36×10-3	8,64×10-41,44×10-4
Щелочность общая	мг-экв/дц3
Жесткость общая	мг-экв/дц3
Сульфаты
		2,05×10-4/0,34×10-4	2,16×10-4/0,36×10-4	2,05×10-4/0,34×10-4
		6,48×10-4/1,08×10-4	8,64×10-4/1,44×10-4	6,48×10-4/1,08×10-4
Сухой остаток

Обоснование выбора схемы очистки сточных вод

Как мы уже выяснили, основным видом развития электроэнергии в Екатеринбурге - это тепловые электростанции. Потому в данной работе мы анализируем влияние развития тепловых электростанций и влияние их на окружающую среду.

Развитие теплоэнергетики оказывает воздействие на:

атмосферу;

гидросферу;

литосферу;

биосферу.

В настоящее время это воздействие приобретает глобальный характер, затрагивая все структурные компоненты нашей планеты.

Важнейшими факторами функционирования окружающей среды является живое вещество биосферы, которое играет существенную роль в естественном круговороте почти всех веществ.

Влияния ТЭС на окружающую среду

Соединения азота практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и существование их почти не ограничено.

Сернистые соединения - токсический газообразный выброс ТЭЦ, и при пребывании в атмосфере, в присутствии кислорода окисляется до SO 3 и, вступает в реакцию с водой, и образует при этом слабый раствор серной кислоты.

В процессе горения в атмосфере кислорода воздуха азот, в свою очередь образует ряд соединений: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 4 и N 2 O 5 .

В присутствии влаги окись азота (IV) легко вступает в реакцию с кислородом, образуя при этом НNO 3 .

Рост выбросов токсичных соединений в окружающую среду, прежде всего, отражается на здоровье населения, ухудшает качество продукции сельского хозяйства, снижает урожайность, оказывает влияние на климатические условия отдельных регионов мира, состояние озонового слоя Земли, приводит к гибели флоры и фауны.

Физико-химические методы очистки

Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

флотация;

ионообменная и электрохимическая очистка;

гиперфильтрация;

нейтрализация;

экстракция;

эвапорация;

выпаривание, испарение и кристаллизация.

Производственные сточные воды

Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав таких стоков разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. По составу сточные воды делятся три основные группы, содержащие:

Неорганические примеси (в том числе токсические);

Органические примеси;

Неорганические и органические загрязняющие примеси.

Сточные воды тепловых электростанций

Методы очистки сточных вод

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ.

Методы очистки сточных вод можно разделить на:

механические;

химические;

физико-химические;

биологические.

Схема очистки сточных вод

Очистка сточных вод проходит последовательно.

На начальном этапе, сточные воды очищают от нерастворенных загрязнений, а потом от растворенных органических соединений.

Химической очисткой очищают производственные сточные воды (химическое производство, ТЭС).

Физико-химические методы очистки сточных вод можно проводить до биохимической очистки и после биохимической очистки.

Дезинфекцию, как правило, проводится уже в конце процесса обработки сточных вод.

электростанция сточный вода

Рис. 1. Схема механической и биохимической очистки сточных вод

Осадок сбраживается в метантенках, обезвоживается и сушится на иловых площадках.

Механическая очистка заключается в процеживании сточной жидкости через решетки.

Загрязнения, уловленные на решетках, дробятся на специальных дробилках и возвращаются в поток очищаемой воды до или после решеток.

Биохимическая очистка осуществляется аэробными микроорганизмами.

Осадок из вторичных отстойников также направляют в метантенки.

Для дезинфекции воды используют хлор.

Обеззараживание воды происходит в контактных резервуарах.

Рис. 2. Схема механической и биохимической очистки сточных вод

В этой схеме для биохимической очистки применены аэротенки.

Принцип очистки воды в них такой же, как и в биологических фильтрах. Вместо биологической пленки здесь используют активный ил, представляющий собой колонии аэробных микроорганизмов.

По этой схеме осадок обезвоживают на вакуум-фильтрах, а сушат в термических печах.

Схема химической очистки производственных сточных вод наряду с сооружениями, применяемыми при механической очистке сточных вод, включает ряд дополнительных сооружений: реагентов, а также смешения их с водой.

Заключение

В данной работе мы исследовали схемы очистки сточных вод.

Сточными водами принято называть пресные воды, изменившие вследствие хозяйственно-бытовой и промышленной деятельности человека свои физико-химические и биохимические свойства. По происхождению сточные воды разделяют на следующие классы: хозяйственно-бытовые, промышленные и дождевые сточные воды.

Промышленные сточные воды образуются в ходе производственной деятельности предприятий, заводов, комплексов, электростанций, автомоек и т.д.

Основными характеристиками сточных вод являются:

Виды загрязнений и их концентрация (содержание) в сточных водах;

Количество сточных вод, скорость их поступления, расход;

Степень равномерности распределения (периодичность) загрязняющего компонента.

Как мы выяснили, на производство электроэнергии приводит к массовым выбросам вредных соединений, которые в свою очередь вредно влияют на атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу.

В приложениях приведены нормативные показатели по составу и перечням веществ, что сбрасываются в водоем.

Для снижения выбросов вредных веществ в окружающую среду, человечеству надо переходить на альтернативные источники энергии.

Альтернативные источники энергии направлены на разрешение глобально - экологических проблем.

Стоимость альтернативных источников энергии значительно ниже стоимости традиционных источников, причем строительство альтернативных станций окупается быстрее. Альтернативные источники энергии позволят сэкономить топливные ресурсы страны для использования их в других промышленностях, поэтому здесь решается экономическая причина.

Альтернативные источники энергии помогут сохранить здоровье и жизнь многим людям.

Литература

1. В.И. Кормилицын, М.С. Цицкшивили, Ю.И. Яламов «Основы экологии», изд-во - Интерстиль, Москва 1997.

2. Н.А. Воронков «Экология - общая, социальная, прикладная», изд-во - Агар, Москва 1999.

3. В.М. Гарин, И.А. Клёнова, В.И. Колесникова «Экология для технических ВУЗов», изд-во - Феникс, Ростов-на-Дону 2001.

4. Рихтер Л.А. Тепловые электрические станции и защита атмосферы. - М.: Энергия, 1975. -131 с.

5. Романенко В.Д. и др. Методика экологической оценки качества поверхностных вод по соответствующим критериям. - К., 1998.

6. Руководство по организации контроля состояния природной среды в районе расположения АЭС. Контроль за радиоактивным загрязнением природной среды в окрестностях АЭС / Под ред. К.П. Махонько. - Обнинск: НПО «Тайфун», 1989. - 350 с.

7. Семенов И.В. и др. Мониторинг в системе обеспечения экологической безопасности гидротехнических объектов // Гидротехническое строительство. - 1998. - № 6.

8. Скалин Ф.В., Канаев А.А., Кооп Л.З. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 280 с.

9. Тарханов А.В., Шаталов В.В. Новые тенденции развития мировой и российской минерально-сырьевой базы урана // Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. - М.: ВИМС, 2008. - № 26. - 79 с.

10. Толковый словарь экологических терминов / Г.А. Ткач, Э.Г. Братута и др. - К.: 1993. - 256 с.Тупов В.Б. Охрана окружающей среды от шума в энергетике. - М.: МЭИ, 1999. - 192 с.Ходаков Ю.С. Оксиды азота и теплоэнергетика. - М.: ООО «ЭСТ-М», 2001. - 370 с.

Приложение

Перечень загрязняющих веществ, удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки

Вещество

Макс. конц. для биолог. очистки мг/л

Эффективность удаления, %

При сбросе очищ. сточных вод в водный объект хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

При сбросе очищ. сточных вод в водный объект рыбохозяйственного водопользования

Класс опасности

Класс опасности

Акриловая кислота

Акролеин

Аллиловый спирт

Алюминий

Аммонийный азот(ион)хх)

Ацетальдегид

Бензойная кислота

Бутилакрилат

Бутилацетат

Бутиловый спирт нормальн.

-"- вторичный

-"- третичный

Винилацетат

Гидразин

Гидрохинон

Гликозин

Глицерин

Дибутилфталат

Диметилацетамид

Диметилфенил-карбинол

Диметилфенол

Динитрил адипиновой кислоты

Дициандиамид

Диэтаноламид

Диэтиламин

ЖелезоFe+3

Жиры (растит, и животн.)

Нормируются по БПК

нормируются по БПК

Изобутиловый спирт

Изопропиловый спирт

Капролактам

Карбометил-целлюлоза

Карбомол

Кротоновый альдегид

Нормируется по БПК

Малеиновая кислота

Марганец2+

Масляная кислота

Метакриламид

Метакриловая кислота

Метилметакрилат

Метилстирол

Метилэтилкетон

Молибден

Молочная кислота

нормируются по БПК

Моноэтаноламин

Моноэтиловый эфир этиленгликоля

Мочевина (карбамид)

Муравьиная кислота

Нефть и нефтепродукты в раств. и эмульгир. виде

Нитробензол

Нитраты (по NО3)

Нитриты (по NО2)

Октанол (спирт октиловый)

Пирокатехин

Полиакриламид

Поливиниловый спирт

Пропиленгликоль

Пропиловый спирт

Резорцин

Сероуглерод

Синтамид

СПАВ (анионные)

Стронций

Сульфиды (натрия)

Тиомочевина

Трикрезилфосфат

Триэтаноламин

Уксусная кислота

Формальдегид

Фосфатыхх)

токс сан-токс

2 (поР) 00,5-0,2

Фталевая кислота

Фториды (анион)

Хромолан

Цианиды (анион)

Этиловый спирт

Эмукрил С

Этамон ДС

2-этилгексанол

Этиленгликоль

Этилен-хлоргидрин

х) ЛПВ - лимитирующий показатель вредности: "с-т" - санитарно-токсикологический; "токс" - токсикологический; "орг." - органолептический; "общ." - общесанитарный; "рыб.-хоз." - рыбохозяйственный; "сан" - санитарный. хх) эффективность удаления аммонийного азота и фосфора дана для существующей обычной технологии биологической очистки. При использовании специальных технологий (схем с нитрификацией-денитрификацией, реагентного или биологического удаления фосфатов и др.), требующих реконструкции очистных сооружений, эффективность удаления может быть повышена до 95-98%. ПДК для рыбохозяйственных водоемов зависит от трофности водоемов прочерк - означает отсутствие данных

ПЕРЕЧЕНЬ агрязняющих веществ, не удаляемых из сточных вод на сооружениях биологической очистки

	Вещество	При сбросе в водный объект хоз-питьевого и культурно-бытового водопользования			При сбросе в объект рыбохозяйственного водопользования
				Класс опасности			Класс опасности
	Анизол (метоксибензол)
	Ацетофенон
	Бутилбензол
	Гексахлоран (гексахлорциклогексан)
	Гексахлорбензол
	Гексахлорбутадион
	Гексахлорбутан
	Гексахлорциклопентадиен
	Гексахлорэтан
	Гексоген
	Диметилдиоксан
	Диметилдитиофосфат
	Диметилдихлорвинилфосфат
	Дихлоранилин
	Дихлорбензол
	Дихлорбутен
	Дихлоргидрин
	Дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ)
	Дихлорнафтохинон
	Дихлорпропионат натрия
	Дихлофос
	Дихлорэтан
	Диэтиланилин
	Диэтиленгликоль
	Диэтиловый эфир
	Диэтиловый эфир малеиновой кислоты
	Диэтилртуть
	Изопропиламин
	Карбофос
	В-меркаптодиэтиламин
	Метилнитрофос
	Нитробензол
	Нитрохлорбензол
	Пентаэритрит
	Петролаум (смесь твердых углеводородов)
	Пикриновая кислота (тринитрофенол)
	Пирогаллол (триоксибензол)
	Полихлорпинен
	Полиэтиленимин
	Пропилбензол
	Тетрахлорбензол
	Тетрахлоргептан
	Тетрахлорметан (четыреххлористый углерод)
	Тетрахлорнонан
	Тетрахлорпентан
	Тетрахлорпропан
	Тетрахлорундекан
	Тетрахлорэтан
	Тиофен (тиофуран)
	Трибутилфосфат
	Триэтиламин
	Фосфамид
	Фурфурол
	Хлорбензол
	Хлоропрен
	Хлорофос
	Хлорциклогексан
	Этилбензол
	Циклогексан
	Циклогексанол
	Сульфаты

Перечень веществ и материалов, запрещенных к сбросу в системы канализации населенных пунктов

1. Вещества и материалы, способные засорять трубопроводы, колодцы, решетки или отлагаться на их стенках:

металлическая стружка;

строительные отходы и мусор;

твердо-бытовые отходы;

производственные отходы и шламы от локальных (местных) очистных сооружений;

всплывающие вещества;

нерастворимые жиры, масла, смолы, мазут и др.

окрашенные сточные воды с фактической кратностью разбавления, превышающей нормативные показатели общих свойств сточных вод более чем в 100 раз;

биологически жесткие поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Вещества, оказывающие разрушительное действие на материал трубопроводов, оборудования и других сооружений систем канализации:

щелочи и др.

Вещества, способные образовывать в канализационных сетях и сооружениях токсичные газы, взрывоопасные, токсичные и горючие газы:

сероводород;

сероуглерод;

окись углерода;

цианистый водород;

пары летучих ароматических соединений;

растворители (бензин, керосин, диэтиловый эфир, дихлорметан, бензолы, четыреххлористый углерод и т.п.).

Концентрированные и маточные растворы.

Сточные воды с зафиксированной категорией токсичности "гипертоксичная";

Сточные воды, содержащие микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Радионуклиды, сброс, удаление и обезвреживание которых осуществляется в соответствии с "Правилами охраны поверхностных вод" и действующими нормами радиационной безопасности

Усредненные характеристики качества бытового стока, отводимого абонентами жилищного фонда населенных пунктов

	Перечень загрязняющих веществ	Усредненная характеристика хозяйственно-бытовых сточных вод (концентрация, мг/л)
	Взвешенные вещества
	БПК полн.
	Азот аммонийный
	Сульфаты
	Сухой остаток
	Нефтепродукты
	СПАВ (анионные)
	Железо общее
	Алюминий
	Марганец
	Фосфор фосфатов

Примечание: При необходимости данные, приведенные в таблице, могут уточняться и корректироваться на основе проведенных натурных исследований.