Содержание
4. Принципы водопользования и нормы
водопотребления. 3
24.
Методы очистки сточных вод от отстоев. Расчет кратности разбавления сточных вод. 5
30.
Источники загрязнения почв вредными веществами. Удаление и обезвреживание
твердых бытовых отходов. 7
Задача
2. 12
Задача
6. 13
Список
использованной литературы.. 15
4. Принципы
водопользования и нормы водопотребления.
Проблема недостатка пресной воды возникла по
следующим основным причинам:
·
Интенсивное увеличение потребностей в воде в
связи с быстрым ростом народонаселения планеты и развитием отраслей
деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов.
·
Потери пресной воды вследствие сокращения
водоностности рек и других причин.
·
Загрязнение водоемов промышленными и бытовыми
стоками.
Потребности же в чистой воде с каждым годом растут.
Достаточно отметить, что на производство одной тонны стали расходуется 250,
меди – 500, целлюлозы – 1500 кубических метров моды.
Крупнейшим водопотребителем
является сельское хозяйство. Так, для получения одной тонны пшеницы требуется
1500, хлопка – 10000 кубических метров воды. За вегетационный период гектар
кукурузы расходует 3000, риса – 15000 кубических метров воды.
Изменение объемов водопотребления
в мире в течении двадцатого столетия показано в таблице 1(в км3) – в
скобках указано безвозвратное водопотребление.
Таблица
1.
|
Потребности воды
|
годы
|
|
1900
|
1950
|
1980
|
2000
|
|
Сельское хозяйство
|
525(409)
|
1130(859)
|
2280(1730)
|
3250(2500)
|
|
Промышленность
|
37(3,5)
|
178(14,5)
|
710(61,9)
|
1280(117)
|
|
Коммунальное хозяйство
|
16,1(4)
|
52(14)
|
200(41,1)
|
441(64,5)
|
|
Водохранилища
|
0,3(0,3)
|
6,5(6,5)
|
120(120)
|
220(220)
|
|
Общее водопотребление
|
580(417)
|
1360(894)
|
3310(1950)
|
5190(2900)
|
В связи с этим остро стает вопрос
о нормировании водопотребления.
При подсчетах объемов сточных вод
населенных пунктов пользуются нормами водоотведения и коэффициентами суточной
неравномерности, приведенными в таблице 2.
|
Степень благоустройства зданий
|
Норма водопотребления на одного жителя
|
Коэффициенты неравномерности
|
|
Среднесуточная
|
Максимальная суточная
|
Суточные
|
Часовые
|
|
Водопровод, канализация, горячее водоснабжение
|
275-400
|
300-420
|
1,09-1,05
|
1,25-1,2
|
|
Водопровод, канализация, ванны с газовыми колонками
|
180-230
|
200-250
|
1,11-1,09
|
1,3-1,25
|
|
Водопровод, канализация, без ванн
|
125-150
|
140-170
|
1,21-1,13
|
1,5-1,4
|
|
Без водопровода и канализации в зданиях
|
30-50
|
40-60
|
1,33-1,2
|
2,0-1,8
|
Расходы производственных сточных
вод зависят от назначения предприятия, установленного технологического
оборудования и мощности по выпуску продукции.
Суточный объем стоков можно
определить по удельному расходу на единицу продукции по формуле
, где
m – норма водоотведения на
единицу продукции, M –
число готовой продукции в сутки.[4]
24. Методы очистки сточных вод от отстоев. Расчет
кратности разбавления сточных вод
Оценка качества вода в определенной точке (створе водного объекта)
выполняется путем сопоставления максимальной концентрации загрязняющего
вещества с предельно допустимой концентрацией того же вещества (ПДК), нормируемой «Правилами охраны
поверхностных вод от загрязнения сточными водами».
Максимальная концентрация лимитируемого загрязняющего вещества в реке
ниже выпуска сточных вод изменяется в пределах 
, где 
- средняя концентрация
того же вещества в потоке, определяемая из уравнения баланса вещества
, где
- расход сточных вод,
- расход воды в реке, 
- концентрация
рассматриваемого вещества в воде реки, 
- концентрация этого
же вещества в сточных водах.
При выполнении расчетов разбавления
пользуются так называемыми приведенными значениями концентрации загрязняющих
веществ 
, выражая эту
величину в превышения над естественным фоном, то есть над содержанием
рассматриваемого вещества в воде реки или водоема 
. Если S – действительная концентрация, то
.
Приведенная концентрация загрязняющих веществ
в сточных водах будет
Часто в практике расчетов разбавления
используют понятие кратности разбавления и коэффициента смешения.
Кратность разбавления является универсальной
характеристикой разбавления, показывающей, во сколько раз снизилась
концентрация загрязняющего вещества в сточных водах на рассматриваемом участке
реки. Величина n
определяется по зависимости
.
Коэффициент смешения показывает , какая часть
расхода реки смешивается со сточными водами.
Кратность разбавления и коэффициент смешения
связаны следующей зависимостью
.
Коэффициент смешения вычисляются только в том
случае, если сточные воды распространяются в расчетном створе не по всей ширине
потока.
Основным уравнением, наиболее широко
применяемым для разработки практических методов разбавления сточных вод в
речных потоках, озерах и водохранилищах, является общее дифференциальное
уравнение турбулентной диффузии.
Оно характеризуется коэффициентом
турбулентной диффузии
,
А – коэффициент
турбулентного обмена, 
- плотность воды.
30. Источники загрязнения почв вредными веществами.
Удаление и обезвреживание твердых бытовых отходов
Для обезвреживания отходов применяются несколько способов:
почвенные методы, основанные на самоочищающей способности
почвы (поля ассенизации и поля запахивания), биотермические (усовершенствованные
свалки, компостирование, биотермические установки); утилизация отбросов в
сельском хозяйстве (парники, запахивание, утепленный грунт), механические
установки (мусороперерабатывающие, мусоросжигание).
Почвенный метод применяется исключительно для обеззараживания
жидких отбросов. При отсутствии канализации наиболее эффективным методом
обеззараживания являются ассенизационные поля. Они устраиваются на расстоянии
не менее 1000 м
от застройки.
Для обезвреживания твердых отбросов на практике чаще
используются биотермический метод, утилизация сбросов в сельском хозяйстве и
механические установки. Биотермический
метод основан на способности твердых отбросов самонагреваться за счет роста и
жизнедеятельности разнообразных, в основном теплолюбивых (термофильных) микроорганизмов
в анаэробных условиях. В ходе процесса мусор нагревается до 60 º С. Такая
температура губительно действует на патогенные микроорганизмы, яйца гельминтов,
личинки и куколки мух.
Отходы, подходящие для переработки, теоретически включают в
себя почти все потребительские отходы. Но, на практике, приходится выбирать
между их количеством и качеством. Некоторые аналитики считают, что более
половины всех отходов можно эффективно переработать, но достижение и такой
эффективности требует огромной осторожности в обращение с отходами. Бумага,
например, быстро теряет свое качество, будучи смешана с органическими отходами.
А стекло и металл, будучи в меньшей степени подвержен разложению, конкурируют
на рынке с продукцией из первичного сырья. Органические отходы могут быть
использованы как удобрения после их очистки от неорганики. Как правило, Чем
ближе расположен источник отходов, тем меньше им требуется сортировка. А чем
чище отходы, тем дороже они стоят.
Некоторые потребительские товары достаточно вымыть перед
дальнейшим использованием, например бутылки. Хотя такие бутылки в 1,5 раза
тяжелее пластиковых, но они предназначены для 30 кратного использования.
Алюминий, стекло и сталь требуют более тщательного отбора при переработке, но
зато спектр их применения гораздо более широк.
Материалы, которым невозможно после переработки вернуть их
исходную форму, включают продукты, состоящие из различных веществ или
находящихся на высокой стадии разложения. Переработка веществ, химически
несовместимых, - вообще очень дорогая затея. При этом стоимость переработки
превышает стоимость сэкономленных ресурсов. Сбор легких пластиковых бутылок
стоит дорого из-за большого объема требуемого для их перевозки транспорта.
Однако некоторые разложившиеся материалы можно использовать для иных целей.
Например, бумага бывает разного качества - в зависимости от состава волокон и
цвета. После многих циклов переработки волокна изнашиваются, и из них нельзя
получить бумагу высокого качества, но они остаются по-прежнему ценным сырьем
для бумажной промышленности. Во многих развивающихся странах в целях экономии
материала делают бумагу более низкого качества, чем предусмотрено мировым
стандартом. Чем лучше бумага используется, Чем чище она поступает на переработку,
тем большее число раз ее можно перерабатывать в дальнейшем.
Все чаще органические отходы используют для получения ценных
органических удобрений. Но для такого применения органических отходов их
необходимо отделять от неорганических. Удаление неорганики на ранних стадиях
переработка органических отходов позволяет улучшить качество удобрений и,
следовательно, повысить их рыночную стоимость, уменьшить износ оборудования и
понизить производственные затраты. Эти отходы сначала измельчают, а потом
помещают в специальные цистерны или иную емкость для отстоя, куда специальными
насосами и вентиляторами подается воздух. После дополнительной обработки и
отфильтровки перегной можно использовать в качестве удобрения.
Переработка отходов представляет собой наименее дорогой
способ использования отходов, за ним следует производство перегноя. Остальные
методы применяются чаще, но стоят дороже. Самые высокие цены - на захоронение,
так как в них входят и затраты на транспортировку.
Цены на перерабатываемые материалы сильно влияет на
целесообразность переработки. Низкие и нестабильные цены на рынке вторсырья -
просто бич для тех, кто его перерабатывает. Без определенного минимума цен на
вторсырье и места для его складирования в целях стабилизации создавшегося
положения планируемые заранее программы обречены. И устойчивость переработки в
большей мере зависит от вмешательства государственного или частного капитала.
Несгораемые материалы - такие, как металлы и стекло, -
сохраняют ценность при переработке, а при сжигании лишь занимают место на
складах и в печах. Органические отходы лучше использовать для получения
компоста, чем, игнорируют их высокую влажность, пытаться их сжечь. Но бумага и
пластик, с другой стороны, являются ценным топливом. Не рассортированные отходы
имеют теплоту сгорания около 8400 Дж на кг, что составляет половину теплоты
сгорания угля. Теплота же сгорания бумаги и пластика соответственно в 2 и 4
раза больше. Следовательно, сжигать все материалы вместе нецелесообразно.
При выборе способа использования и утилизации отходов
следует учитывать общие затраты энергии. Отходы, которые выгоднее
перерабатывать, чем сжигать, нужно перерабатывать. Повышение мощности печей
приводит к потере средств по двум статьям: расходы на строительство и
эксплуатацию печей, а также расходы на транспортировку большего объема отходов
для поддержания мощности печи. Поэтому устанавливать мощность планируемой к
строительству печи следует только после отработки плана по переработке отходов.
С начала 70х до конца 80х в России бытовых отходов стало в 2
раза больше. Это миллионы тонн. И произошло это по причине улучшения культуры
упаковки и появления большого количество одноразовой упаковки. И по этому
показателю мы почти догоняем Запад. Естественно, здесь есть над чем
призадуматься городским властям наших городов. Проблема утилизации мусора стоит
особо остро в больших городах, таких как Москва. Поэтому стоит
проиллюстрировать, как она решалась и решается сейчас в нашем родном городе.
Как мы это уже показали во всем мире она решается по-разному. Изобилует
методами уничтожения и переработки мусора и Москва. До 1987 года самым
популярным способом было захоронение отходов города на специальных полигонов
под Москвой. К 1987 году таких полигонов насчитывалось под Москвой около
пятидесяти общей площадью в несколько сот гектаров дефицитных земель.
Видя такое состояние на городских свалках, отцы города в то
время нашли другое решение этой проблеме - мусоросжигательные печи и
переработка твердых отходов. Была разработана программа по комплексному сбору,
перевозке и утилизации отходов Москвы и Подмосковья. В рамках этой программы
намеревались построить свыше десяти крупных предприятий по переработке бытовых
отходов, в частности в Мытищах, Люберцах, Одинцове. Отходы должны были
сжигаться, а металлолом реализовываться через Вторчермет и Вторцветмет.
Программа также включала в себя увеличение парка мусоровозов и контейнеров для
их сбора. Предвидя возможные загрязнения атмосферы выбросами мусоросжигательных
печей, также предусматривалась установка специальных фильтров и технологии
сжигания, очищающая выбросы на 97-99%. Органические отходы города власти
собирались вывозить в сельские хозяйства Подмосковья. По выполнению программы
(2000 год) городские власти намеревались закрыть значительное количество
мусорных полигонов.
Ситуация на сегодняшний день представляется следующей. С тех
пор (1987 год) количество мусора увеличилось в два раза и составило 120 млрд.
т. в год (учитывая промышленность). Сегодня Москва выбрасывает 10 млн. т. с
промышленных отходов примерно по 1т на каждого жителя! Из них 40-50 %
подвергается переработке (заслуга прежних властей) или сжигаются (гораздо
большая часть всех отходов), еще 30-40 % вывозится, а еще около 10 оседает в
черте города, где их уже около 3 млн. т. Количество свалок (мусорных полигонов)
ни сколько не уменьшилось и по-прежнему составляет 50, каждая площадью от 3 до 5 га.
Задача 2
Определить допустимую
концентрацию вредного вещества в сточных водах с учетом их смешения с водой
водоема Санитарно-бытового использования.
|
Общий расход сточный вод, γ*103,м3/с
|
33
|
|
Расход воды водоема в створе у места выпуска сточных вод Q, м3/с
|
14,5
|
|
Сбрасываемое вредное вещество
|
Аммиак
|
|
Коэффициент, указанных вредностей в воде водоема до
выпуска сточных вод К1,
мг/л
|
0,4
|
Решение:
Е = 0,003, η=1, φ=1,2;
β=0,000185.
Кпдк = 0,21.
Найдем коэффициент, учитывающий
влияние гидравлических факторов смешения сточных вод по формуле:
α=η*φ
.
Исходя из формулы, а = 0,3.
Найдем коэффициент смешения
сточных вод с водой водоема:
μ=1-β/1
+ Q/q*β.
Исходя из формулы, μ=1,001.
Определим кратность разбавления
воды у расчетного створа:
n = μ*Q + q/q.
Исходя из формулы, n = 14,5.
Определим допустимую концентрацию
вредного вещества в сточной воде с учетом ее смешения с водой водоема, мг/л:
Кд = μ*Q/q*(Кпдк – К) + Кпдк.
Исходя из формулы, Кд = 135.2.
Таким образом, допустимая
концентрация вредного вещества в сточных водах с учетом их смешения с водой
водоема составит 135.2 мг/л.
Задача 6
Рассчитать эффективность очистки воздуха, выбрасываемого в
атмосферу пылеулавливающим оборудованием.
|
Объем выбрасываемого в атмосферу воздуха, тыс. м/ч, L
|
13,4
|
|
Концентрация пыли Сн перед входом в циклон, мг/м
|
1120
|
|
Эффективность очистки воздуха первой ступени, %
|
84
|
|
Эффективность очистки воздуха на второй ступени, %
|
92
|
|
Диаметр циклона, м
|
0,7
|
|
Температура воздуха, оС
|
19
|
Решение:
Рассчитаем допустимое содержание пыли в воздухе:[1]
Cк = (160 – 4L)*K,
С = 33. при К = 0,3.
Рассчитаем требуемую степень
очистки от пыли:
Н=((Сн-Ск)/Сн)*100.
Тогда Н = 97.
Общая эффективность пылеулавливающего
оборудования по формуле равно:
Нобщ
= (1-(1-Нц)*(1-Нф))*100.
Исходя из формулы, Нобщ = 96.
Тогда условная скорость воздуха:
V = 4L/(3600*п*d2).
V = 0,12.
Гидравлические потери составят:
Рц = β((Р*V2)/2).
Рц = 1152.
Найдем общее сопротивление пылеулавливающего
оборудования по формуле:
Робщ
= Рц +Рф.
Робщ = 1152 + 1000 = 2152.
Таким образом, общее
сопротивление пылеулавливающего оборудования составит 2152 Па.
Список использованной литературы
1. Кирпатовский
И.П. Охрана природы: Справочник для работников нефтехимической и
нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Химия, 1980.
2. Кирсанов
А.Г., Миташова Н.И. Охрана окружающей среды на предприятиях бытового
обслуживания: Справочное пособие. – М.: Легпромбытиздат, 1987.
3. Охрана
труда в строительстве. Инженерные решения: Справочник/В.И. Русин и др. – Киев:
Будивэлнык, 1990.
4. Очистка
и рекуперация промышленных выбросов/Максимов В.Ф. и др.: Учебник для вузов. – М: Лесная
промышленность, 1980.
5. Руководство
по расчету и проектированию средств защиты застройки от транспортного шума/НИИ
строит. Физики Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1982.
[1] Фильтры для улавливания промышленных
пылей/М.Г. Мазус, А.Г. Мальгин, М.Л. Моргулис и др. – М.: Машиностроение, 1985.
– с.107.