ПРАКТИКА 7. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ. ЗАЩИТА ГИДРОСФЕРЫ И ЛИТОСФЕРЫ Цель практики Изучить источники воздействия машиностроительных предприятий на гидросферу и литосферу и методы защиты от них. Воздействие машиностроительных предприятий на гидросферу Сточные воды машиностроительных производств Вид Цех Производс Металлургический: твенные: от охлаждения печей Вид загрязнений Взвешенные вещества Масла Литейный: от влажной газоочистки от гидровыбивки отливок и регенерации смеси Пыль, песок, окалина, глина, органические вещества Травильный: промывные воды, отработанные растворы и электролиты Механические примеси, маслопродукты, кислоты, щелочи, тяжелые металлы Механический: отработанные СОЖ, гидравлические испытания, покраска Взвешенные вещества, сода, масла Органические растворители, масла, краски Воздействие машиностроительных предприятий на гидросферу Сточные воды машиностроительных производств Вид сточной воды Цех, отдел Вид загрязнений Бытовые: Комбинат питания, раковины, санитарные узлы, душевые Крупные примеси (остатки пищи, тряпки, песок и т. п.), болезнетворные бактерии, примеси различного происхождения в растворенном или мелкодисперсном состоянии Поверхностные: Смыв дождевыми, снеговыми и поливочными водами загрязнений, имеющихся на поверхности грунтов, на крышах и стенах зданий, транспортный цех Механические частицы (земля, песок, камень, древесные и металлические стружки, пыль, сажа) и нефтепродукты (масла, бензин, керосин, используемые в двигателях транспортных средств) Задача Сточные воды механического цеха машиностроительного завода сбрасывают в водоем хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования. Степень очистки сточных вод 30%. Кратность разбавления n = 60. Определить соответствует ли санитарным нормам вода в водоеме после сброса очищенных сточных вод. Если не соответствует, определить необходимую степень очистки. Предложить способы очистки сточных вод. Задача Состав сточных вод, фоновые и исходные концентрации приведены в таблице: Загрязняюще ПДК, мг/м3 е вещество Группа ЛПВ Сф , мг/м3 Сис, мг/м3 Минеральны 0,1 е масла орг. 0,003 30 Аммиак 1,5 (по азоту) орг. 0,01 3 Хлориды 350 орг. 0,1 400 Натрий 200 с.-т. 0,8 300 ЛПВ – лимитирующий показатель вредности. Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. Решение При сбросе сточных вод в водные объекты необходимо, чтобы вода водного объекта удовлетворяла санитарным требованиям в соответствии с неравенством: m Ci (1) 1, i 1 ПДК i где Сi – концентрация i-го загрязняющего вещества в водоеме, относящихся к одному и тому же ЛВП; ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества, m – количество загрязняющих веществ с одинаковым ЛВП. Концентрация растворенного i-го загрязнителя в очищенных сточных водах должна удовлетворять условию: Cоч.i n Ci Cф.i Cф.i , (2) где Cоч.i – концентрации i-го загрязнителя в очищенных сточных водах; Cф.i – фоновая концентрация i-го загрязнителя в водоеме до сброса; n – кратность разбавления сточных вод. Решение Степень очистки сточных вод определяется по уравнению: C Cоч.i (3) 100% . Эi ис.i Сис.i где Cис.i – исходная концентрация i-го загрязнителя в сточных водах до очистки. Выразим концентрацию i-го вещества в очищенной воде из уравнения (3): Эi (4) Cоч.i Cис.i 1 . 100 Решение Приравнивая правые части уравнений (2) и (4) и выразив концентрацию Сi, получим соотношение для определения максимально допустимой концентрации в водоеме с учетом степени разбавления и эффективности очистки: Э 1 n 1 (5) Ci 1 i Cис.i Cф.i . n 100 n Подставив (5) в (1) и выразив эффективность Эi, получим уравнение для расчета необходимой степени очистки сточных вод: n 1 m Cф.i 1 n ПДК i 1 i (6) Эi 1 100 . m Cис.i 1 n i1 ПДК i Защита литосферы Отходы машиностроительных предприятий Отходы % по массе Производства Шлаки, окалина, зола 67 Мусор 19 Горелая формовочная смесь 7 Шламы, флюсы 3 Древесные отходы 2 Бытовые Бумага, картон 36 Пищевые отходы 38 Текстиль 7 Стекло 6 Дерево 4 Классы опасности промышленных отходов Класс опасности отходов для окружающей среды Состояние окружающей среды при воздействии на нее отходов 1. Биопродуктивность природной среды I Класс, высоко опасные (содержат ртуть, нулевая. хромат калия, оксид мышьяка и 2. Природные сферы необратимо нарушены, др.) Например: отработанные ртутные лампы восстановление природной среды практически невозможно – «абиотическая пустыня» 1. Невозможно существование естественных II Класс, опасные (содержат хлорид меди биоценозов; искусственные биоценозы могут и никеля, нитрат свинца, сурьму и др.) существовать только при постоянном их Например: отработанная серная кислота, поддержании. отработанные автомобильные аккумуляторы с 2. Природные сферы сильно нарушены; неслитой серной кислотой самовосстановление природной среды невозможно. Классы опасности промышленных отходов Класс опасности отходов для окружающей среды III Класс, умеренно опасные (наличие сульфата меди, оксида свинца, четырёххлористого углерода и др.) Например: отработанные машинные и индустриальные масла, маслянная ветошь IV Класс, мало опасные Например: твердые бытовые отходы, лом черных металлов V Класс, практически не опасные Например: древесные отходы, бумага, картон Состояние окружающей среды при воздействии на нее отходов 1. Природные биоценозы сильно угнетены. 2. Природная среда не способна к самовосстановлению при данных деградационных нагрузках. 1. Заметное угнетение биоценозов. 2. Наличие обратимых нарушений природных сфер. 1. Отсутствие угнетения естественных и антропогенных биоценозов. 2. Отсутствие нарушений природной среды. Защита литосферы Определение класса опасности отходов Показатель опасности компонента отхода Кi – рассчитывается пo формуле: K i = C i /Wi , (1) где Сi — концентрация i-ro компонента в отходе, мг/кг отхода; Wi — коэффициент экологической опасности i- го компонента отхода (сводятся в табл.). Показатель экологической опасности отхода К определяется как сумма показателей опасности отдельных компонентом: К = К1 + К2 + ... + Кn, где К1, ..., Кn — показатели экологической опасности отдельных компонентов отходов: (2) К 1 = C 1 / W1 , К 2 =C 2 /W2 , (3) (4) (5) К n = C n / Wn , Защита литосферы Коэффициент Wt рассчитывается по одной из следующих формул lgWi = 4 – 4 / Z i при 1 < Z i < 2 , (5) lgWi = Z i при 2 < Z i < 4 , (6) lgWi = 2 + 4/(6 – Zi) при 4 < Z i < 5 , (7); где = 4 Хi /3–1/3. (8) Относительный параметр экологической опасности компонента отхода (Хi) рассчитывают по установленным уровням теологической опасности компонентов делением суммы баллов по всем параметрам на количество этих параметров. Защита литосферы Таблица 1 Определение класса опасности отхода Класс опасности отхода Показатель экологической опасности отхода I 106 < К < 104 IX 104< K < 103 III 103< K < 102 IV 102 < К < 10 V К < 10 Защита литосферы Задача. Фермерское хозяйство дает 1 кг отходов, состоящих из смеси следующего состава: 200 г гербицида — препарат «Аспитокс» (действующее вещество — 4,6-динитро фтор-бутилфенол), и 400 г инсектофунгицида ДНЦ (действую щее веще-ство — 4,6-динитро-о-крезол), остальные компоненты представляют собой природные органические соединения (X = 4,Wi = 106). Определите класс опасности отхода. Защита литосферы По справочнику находим показатели опасности отходов: Препарат LD50 мг/кг LD50кожн Аспитокс Класс опасности ДНЦ Класс опасности 60 II 10 I 0.05 II 47 II 500 II 0.05 II мг/кг ПДК, мг/м3 LD50 – средняя смертельная доза компонента на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при пероральном введении LD50кожн – средняя смертельная доза компонента на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при нанесении на кожу Рассчитываем относительный параметр экологической опасности компонента отхода (Х): Для препарата «Аспитокс» Х1 = 5 : 3 = 1,67. Для препарата ДНЦ Х2 = 6 : 3 = 2.