Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа

Укрупненная оценка ущербов от загрязнения водоемов объектами железнодорожного транспорта

цель работы: освоение метода оценки экологического ущерба путем расчета платежей за загрязнение водоемов при сбросе сточных вод; знакомство с принципами очистки сточных вод и основными примерами их конструктивной реализации.

Экологический ущерб - это понижение качества (полезности) окружающей среды вследствие ее загрязнения. Ущерб выражается суммой дополнительных затрат по воспроизводству и восстановлению качества природных ресурсов в данном регионе до уровня, предшествующего осуществлению загрязнения от рассматриваемого объекта. В настоящее время оценка годового экономического ущерба, нанесенного окружающей среде сбросами загрязняющих веществ в водоемы, выбросами в атмосферу или промышленными отходами предприятий осуществляется с учетом платежей за его компенсацию, установленных предприятиям-загрязнителям в соответствии с действующим законодательством [12].

Платежи не являются ни наказанием за сбросы отходов (штрафом), ни разрешением ухудшать экологическую ситуацию региона в пределах финансовых возможностей промышленного объекта. Основное назначение такой реакции общества - стимулировать усилия предпринимателей на внедрение более совершенных малоотходных и экологически щадящих технологий на основном производстве и более эффективных методов и устройств очистки выбросов и сбросов. В результате производственной деятельности различные объекты железнодорожного транспорта (депо, ремонтные заводы, промывочно-пропарочные станции и др.) сбрасывают сточные воды, различные по структуре и происхождению и подлежащие очистке от примесей. В зависимости от условий происхождения различают три основных вида сточных вод [3, 6]:

А. Бытовые (хозяйственно-фекальные). Они образуются при эксплуатации туалетов, душевых, столовых, прачечных, мытье полов и т.д. Эти воды содержат около 60% органических и 40% минеральных примесей.

Б. Атмосферные (поверхностные) сточные воды формируются в результате выпадения осадков. Дождевой, талой или поливочной водой вредные вещества смываются с территории предприятий и крыш зданий, а также с подвижного состава.

В. Промышленные (производственные) стоки образуются в депо и на других ремонтных предприятиях в результате обмывки подвижного состава и его деталей, а также при других производственных операциях.

Краткие сведения о загрязнении водных ресурсов предприятиями железнодорожного транспорта приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Предприятия - загрязнители водных ресурсов на железнодорожном транспорте

mi = ciV10³, (1.1)

где ci - среднегодовое значение концентрации i-го вещества, определяемое регулярным лабораторным анализом, мг/л;

V - объем годового сброса сточных вод, тыс. м³.

Платежи предприятия за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества в водоемы, тыс. руб./год, определяются зависимостью [2]

при Сi ПДКi (mi mнi), (1.2)

или при Сi ПДКi (mi mнi), (1.3)

где ПДКi предельно-допустимая концентрация i-го загрязняющего вещества. Под предельно-допустимой концентрацией (ПДК) загрязняющего вещества понимается концентрация загрязняющего вещества в единице природной среды, которая не оказывает отрицательного (прямого или косвенного) воздействия на живой организм.

Пуд.нi - ставка платы за сброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах допустимых нормативов сбросов, руб.;

mнi - масса нормативного сброса i-го загрязняющего вещества, т/год; определяется по формуле

m_нi = ПДКiV10³. (1.4)

Ставка платы, руб./т, за нормативный сброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле

П_уд.нi = Нбл.iКэ.водКи, (1.5)

где Н_бл.i базовый норматив платы за сброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;

К_э.вод - коэффициент экологической ситуации и экологической значимости поверхностного водного объекта; для рек бассейна Енисея К _э.вод = 1,7;

К_и - коэффициент индексации (утверждается по каждому году Минприроды России по согласованию с Минфином и Минэкономики России). В практической работе принимается К_и = 1.

Плата за сверхнормативный сброс i-го загрязняющего вещества взимается в пятикратном размере и определяется путем умножения соответствующей ставки платы на разницу между фактическим и нормативным сбросом i-го загрязняющего вещества:

при Сi ПДКi (mi mнi). (1.6)

Псн.i = 0 при Сi ПДКi (mi mнi).

Суммарные платежи предприятия за сброс сточных вод определяются по формуле

. (1.7)

При сбросе загрязняющих веществ в канализацию предприятие-загрязнитель заключает на некоторый период времени (как правило, на год) договор с владельцем канализации и платит ему определенную сумму за очистку сточных вод при условии, что концентрация загрязняющих веществ в них не превышает ПДК. В случае превышения дополнительно взимается плата за сверхнормативный сброс. Значения ПДК и ставка платы устанавливаются в договоре. Значения годового объема сточных вод и концентраций загрязнителей (по вариантам) приведены в табл. 1.2:

Таблица 1.2 Исходные данные к практической работе

Исходная сточная вода по трубопроводу 1 и отверстиям в нём равномерно поступает в объём флотатора. Навстречу потоку воды по трубопроводу 2 подаётся сжатый воздух, который через насадку из пористого материала равномерно распределяется в виде мельчайших пузырьков по сечению флотатора. Всплывая, пузырьки воздуха «прилипают» к частицам нефтепродуктов и увлекают их к поверхности. Образующаяся таким образом пена скапливается между зеркалом воды и крышкой флотатора, откуда она отсасывается центробежным вентилятором 6 и по трубопроводу 3 направляется на утилизацию.

Эффективность образования агрегатов «частица масла - пузырьки воздуха» зависит от размеров фракций, интенсивности их столкновения друг с другом, химических и физических свойств веществ (рН, вязкости, температуры, давления и т.п.). Помимо масел, с помощью флотационной установки можно концентрировать и выводить из сточных вод взвешенные вещества, ПАВ, металлы и т.д. (эффективность см. в табл. 1.4).

Взвешенные вещества и другие твердые примеси оседают в шламосборник, откуда по мере накопления периодически удаляются для утилизации или захоронения. В процессе встречного движения кислород воздуха окисляет органические примеси и повышает концентрацию О2 в воде за счёт аэрации. Очищенная сточная вода огибает перегородку и переливается в приёмный бак 7, откуда по трубопроводу 4 подаётся на сброс, повторное использование или дополнительную обработку.

Процесс флотации может быть интенсифицирован при помощи реагентов: коагулянтов и флокулянтов. Добавление коагулянтов способствует процессу коагуляции соединения мелких частиц загрязнения в более крупные. Для положительно заряженных частиц коагулянтами являются анионы, а для отрицательно заряженных - катионы. В качестве коагулянтов используют известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, углекислый газ и др.

Между молекулами флокулянтов и мелкими частицами загрязнений в воде образуются мостики, за счет чего происходит агрегация загрязнений. Этот процесс назван флокуляцией. В качестве флокулянтов используют активную кремниевую кислоту, эфиры, крахмал, целлюлозу, синтетические органические полимеры.

Гидроциклон

В практике эксплуатации флотаторов нередко необходима предварительная очистка сточных вод от взвешенных частиц и масляной фракции нефтепродуктов. Для этой цели перед флотатором дополнительно включается гидроциклон (рис. 1.2) - устройство, в котором использование инерционного принципа разделения основано на разности плотностей несущей среды (воды), твёрдых частиц и масляных фракций (например, нефтепродуктов). Гидроциклон также может использоваться в оборотных системах водоснабжения, он может являться частью технологического оборудования (например, использоваться в моечной машине для очистки моющей жидкости).

Загрязненные сточные воды вводятся через патрубок, перпендикулярный внутренней поверхности корпуса. Вследствие возникшего закручивания тяжёлые твёрдые частицы отбрасываются во внешний вращающийся слой (к стенкам гидроциклона), где их скорость снижается при трении о корпус; при этом становится эффективным гравитационный механизм осаждения, и твёрдые частицы опускаются по стенкам в шламосборник, откуда по мере накопления периодически удаляются. Напорные гидроциклоны применяют для выделения из воды грубодисперсных минеральных примесей с плотностью 2 - 3 г/см³ (песка, частиц кирпича, шлака) при размерах частиц свыше 0,05 - 0,1 мм и гидравлической крупности 2 - 5 мм/с.

Масляная фракция, менее плотная, чем вода, напротив, собирается в центральной части вихря, имеющего вращательно-восходящее движение по направлению к выходам. Две концентрически расположенные воронки с разными диаметрами цилиндрических частей вырезают в вихре три слоя. Об одном, внешнем, речь шла выше; два других слоя попадают в соответствующие выходные камеры. Маслопродукты направляются на утилизацию (например, сжигание), а очищенная вода 3 поступает на последующую ступень очистки. В верхней части вертикального напорного гидроциклона предусмотрен вентиль (воздушник) 2, нормально закрытый, открываемый лишь при пуске устройства или при наличии в стоке газовых включений.

Биологическая очистка стоков от органических веществ^** Они характерны, например, для стоков промывочно-дезинфекционных станций, обеспечивающих необходимое санитарное состояние подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов перед повторным его использованием. основана на разрушении органических веществ микроорганизмами, среди которых есть одноклеточные (бактерии, плесневые грибы, инфузории и др.) и микроскопические многоклеточные (коловратки, черви, личинки насекомых и др.). Одной из основных задач устройств биологической очистки является также восстановление содержания кислорода в сбрасываемых водах, что способствует процессам самоочищения в природных водоёмах [10]. Обе цели достигаются в биологическом фильтре (рис. 1.3).

Загрязнённая органическими веществами и заметно обескислороженная в технологических процессах вода подаётся по трубопроводу 2 и через насадки 3 равномерно разбрызгивается по всей площади фильтра. Далее вода движется сквозь загрузку из кусков твёрдого материала (шлака, щебня, гравия и др.), на поверхности которого самопроизвольно образуется биологическая плёнка. Разложение органических веществ стока микроорганизмами плёнки протекает достаточно интенсивно благодаря большой удельной поверхности загрузки и выбору оптимальных параметров состояния системы, в частности температуры, водородного показателя рН и содержания кислорода: последний активизирует процессы жизнедеятельности в пленке. Насыщение воды кислородом достигается подачей сжатого воздуха через трубопровод 1 и опорную решетку 5. обеспечивающую равномерную его раздачу по сечению загрузки. Вода, очищенная и аэрированная во встречном взаимодействии с микроорганизмами и воздухом, выводится из фильтра по трубопроводу 6. При помощи биологических методов из сточных вод могут быть удалены также и фенолы, присутствующие в стоках ШПЗ и ППС. Перед биологической очисткой фенолсодержащие сточные воды предварительно проходят очистку методом озонирования, которым можно очищать стоки, содержащие фенолы в концентрации до 1000 мг/л. Конечными продуктами окисления фенола являются углекислый газ и вода. С увеличение температуры и рН скорость и полнота окисления фенольных соединений значительно возрастают. Дальнейшая биологическая очистка производится на биофильтрах [7]. Следует подчеркнуть, что биологическая очистка неприменима для стоков, концентрация некоторых веществ в которых превышает предельно допустимую для биологического процесса. Так, при содержании меди в сточной воде свыше 0,5 мг/л биохимические процессы замедляются, а при 10 мг/л почти совсем прекращаются.

Таблица 1.4 Эффективность очистки сточных вод техническими средствами

* попутно удаляются нефтепродукты с такой же эффективностью

** с учетом предварительной очистки в песколовке

Оформление отчета

В пояснительной записке наряду с результатами расчетов заданного варианта дать ответы на следующие вопросы:

Сформулировать понятия и указать смысл категорий экологического ущерба и платежей при сбросе сточных вод в природный водоем.

Указать предприятия-загрязнители водных ресурсов на железнодорожном транспорте.

Привести расчетные формулы для вычисления массы сброса ингредиентов загрязнений, а также платежей за сброс сточных вод в водоемы; указать особенности определения платы за сброс сточных вод в канализацию.

Перечислить характерные принципы осаждения примесей из сточных вод, дать примеры конструктивных решений и схем действия устройств водоочистки.

На основании полученных значений платежей сделать вывод о том, от каких ингредиентов в первую очередь следует очищать стоки и какие технические средства необходимо использовать для этого.

Размещено на Allbest.ru