СХЕМЫ КРУГОВОРОТА ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОДЕ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА, АММОНИЙНОГО АЗОТА, АЗОТА НИТРИТОВ И НИТРАТОВ

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ВЫБРОСОВ (ГДВ) И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДУХООХРАННЫХ СООРУЖЕНИЙ.”

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СБРОСА И ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОДООХРАННЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

Биохимические кругообиги веществ

С потоками энергии тесно связаны потоки вещества. За счет процессов миграции химических элементов все геосферы Земли связаны единственным циклом круговорота этих элементов. Круговорот, движущей силой которого являются тектонические процессы и солнечная энергия, получил название большого (геологического) круговорота.

Схематически это можно представить так. Изверженные глубинные породы мантійного происхождения (базальта) тектоническими процессами выводятся из недр Земли в биосферу. Под действием солнечной энергии и живого вещества они выветриваются, переносятся, превращаются в разнообразные осадочные породы. Потом за счет тектонических движений опять попадают в зону больших тисків и температур Земли, где из них освобождается солнечная энергия, осуществляется метаморфизм и создание гранитных пород. Гранитные породы опять за счет тектонических движений попадают в биосферу. Таким образом, большой круговорот вещества можно рассматривать как эволюцию земной коры от океанического (базальтового) типа к материковому (гранитного). Мощность большого круговорота приблизительно 2 х 1016 т/рік.

Возникновение жизни на Земле способствовало появлению новой формы миграции химических элементов — биогенной. На большой (геологический) наложился малый (биогенный) круговорот вещества. В малом круговороте перемещаются в основном углерод (2 х 10″ т/рік) и фосфор ( 108 т/рік). Оба кругообіги протекают в настоящий момент одновременно и тесно связанные между собой.

Живые организмы в биосфере инициирующие круговорот веществ и приводящие к возникновению биогеохимических циклов. Биохимические циклы — это циклическое перемещение биогенных элементов: углерода, кислорода, водорода, азота, серы, фосфору, кальцию, калию и др. от данного компонента биосферы к другим так, что на определенных участках этого круговорота они входят в состав живого вещества.

Перемещение вещества в биохимических циклах одновременно обеспечивает жизнедеятельность живых организмов.

Главными оценочными параметрами эффективности и направления работы биогеохимического цикла является количество биомассы, ее элементарный состав и активное функционирование живых организмов.

Химические элементы, которые принимают участие в строительстве живого вещества и необходимые для его синтеза, получили название биогенных.

Состав абіотичної части нашей планеты приблизительно таков: Fe -36%, 02- 25%, Si * 23%, Mg ” 10%, S * 3%, Ni * 2%, другие – 15%.. Состав биомассы совсем другой: О2″70%, С” 15%, Н = 11%, другие = 4%.

Принцип цикличности в превращениях и перемещениях вещества в биосфере является основополагающим. Хранение цикличности – условие существования биосферы.

Центральное место в биосфере занимают биохимические циклы: углерода, воды, азота, и фосфора. Эти циклы в наибольшей мере испытали трансформацию при формировании техносферы и агросфери, и изучение их стало важным заданием экологии.

Биохимический цикл углерода базируется на атмосферном депо, которое удерживает его в количестве, приблизительно равном 700 млрд. тонн в форме углекислого газа (рис.3.3). Этот цикл инициирующий фото синтезом и дыханием, оба процесса идут так интенсивно, что у растений и животных на долю углерода приходится до 40-50% общей массы. Остатки отмерших растений и животных способствуют образованию гумуса. Аналогично образуется и торф. В этих двух формах вмещается до 99% углерода нашей планеты. Скорость круговорота углерода вычисляется в среднем от 300 до 1000 годов.

Минеральные вещества, которые образуются во время расписания живыми организмами органических остатков, недолго задерживаются в почве, воде и тому подобное. Другие микроорганизмы и высшие растения и животные превращают их в органические соединения. Именно так в природе происходит биологический круговорот вещества и энергии, когда живые организмы, используя солнечную энергию, превращают ее в энергию геохимических процессов, предопределяя этим особенности движения химических веществ в определенных естественных условиях и определяя характер взаимосвязи литосферы, гидросферы и атмосферы. В биологическом круговороте принимает участие огромное количество химических элементов, особенно углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Биологический круговорот веществ и энергии происходит в большинстве существующих ландшафтов, но его интенсивность для каждого ландшафта разная. В одних может накапливаться большое количество живых организмов, а круговорот будет происходить медленно, в других, напротив, быстро. Биологический круговорот веществ и энергии влияет на формирование почв и на все геохимические процессы, которые происходят в почве, воде, воздухе и глубинных (до 2-3 км) слоях земной коры.

 

 

Рис. Круговорот фосфора (согласно Ф Рамад, 1981)

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ АЗОТА

 Это один из наиболее скорых кругообігів веществ. Реализуется он, в основном, за счет деятельности разных групп живых организмов и, в первую очередь, при активном участии микробов. Основным депо азота является газообразный азот атмосферы. Его связывание осуществляется свободно существующими азотфіксаторами (Azotobacter, Clostridium, Nostoc, Rhizobium). Органические вещества, которые вмещают связанный азот, минерализируются за счет аммонификации и нітрофікації, что делает доступным для высших растений нитратный и аммонийный азот. Общие оценки фиксации атмосферного азота противоречивы и в среднем для планеты составляют от 100-170 мг/м2 на год до 1-20г/м2нарік. Это отвечает приблизительно 126 млн. тонн азота в год.

В антропогенную эпоху на круговорот азота большое влияние имеет производство синтетических азотных удобрений. Оно заключается в связывании азота воздуха и поэтапного его превращения сначала в аммиак, потом в азотную кислоту, необходимую для получения нитратов. Этот процесс стал широкомасштабным и привлек в биогеохимический цикл азота из атмосферного депо большое его количество. Введение антропогенного азота в его биогеохимический цикл равняется 6,4 х 107 т азота в год (Garrels et al., 1973)

Из всех синтетических минеральных удобрений азотные удобрения требуют наиболее энергетических расходов при их производстве и потому являются самыми дорогими. Однако, в сельском хозяйстве не разработаны технологии безотходного применения азотных удобрений. Нитраты не полностью используются культурными растениями и существенно загрязняют грунтовые воды и водоема. Проблема нитратного загрязнения окружающей среды в наше время стала одной из наиболее актуальных.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ФОСФОРА

Этот цикл имеет наиболее простой характер (рис.). Основной запас фосфора сосредоточен на планете в виде горных пород и минералов. При их выветривании создаются фосфаты, которые используются растениями для построения органических веществ своего тела. После отмирания растений фосфор минерализируют мікроорганізми-редуцента. Потери фосфора из биохимического цикла связаны в основном с вынесением фосфора в моря и океаны. Оттуда обратно на суходол он может попасть только через рыбу или гуано.

Фосфорные удобрения производят в основном из горных пород. Такой перевод фосфора из депо в активную часть биохимического цикла так же, как в случае с азотом, имеет негативные последствия. Не использован культурными растениями фосфор в результате ветровой эрозии поступает к водоемам, которые приводят к авторіфікації. Замечательной особенностью естественных экосистем является повторное использование биогенных веществ. Хотя в биогеохимических циклах некоторые из таких элементов и теряются, надходячи в депо, и делаются доступными для растений, в естественных экосистемах масштаб этих процессов незначителен.

Биосфера владеет мощным буферным действием относительно многих внешних влияний. Это обеспечивает общую стойкость и создает благоприятные стабильные условия существования организмов. В пределах биосферы смягчается действие ветра, засушливость воздуха и почвы, поддерживается определенное соотношение между концентрацией кислорода и углекислого газа в атмосфере, сужается амплитуда колебаний температуры. Но все эти качества биосферы не могут противостоять неумным действиям человека и резко падают при антропогенных влияниях. Да, засухи сравнительно безопасны для естественных экосистем, но они наносят ощутимые убытки агроэкосистемам. Сохранить грунтовые – климатические условия больших регионов планеты и обеспечить их стойкость можно только при наличии в этих регионах достаточно больших за площадями естественных біомів.

Для стойкости биогеохимических циклов большое значение имеют депо биогенных химических веществ в почве. Почва – это совсем особенное за своими свойствами естественное тело. В биосфере почва выполняет множество специфических функций. Он обеспечивает растения всеми необходимыми питательными веществами, удерживает в себе большое количество влаги, препятствует ее быстрому стеканию к год. В сельском хозяйстве почва является компонентом производства.

Рис. Биогеохимический цикл фосфора

Важными участниками биогеохимических циклов являются грунтовые микроорганизмы. Почва одновременно служит депо для многих веществ, за счет которого гасятся флуктуации, которые возникают при переходе вещества с одного звена биогеохимического цикла до второй. Особенно важен относительно этого гумус почвы. В нем продукты расписания органических веществ содержатся длительное время. Антропогенное природопользование вносит в биогеохимические циклы немало препятствий. Да, распространенность сжигания топлива приводит к поступлению к атмосфере около 20 млрд. тонн углекислого газа и 700 млн. тонн других газов и твердых частиц. Выруб лесов приводит к вынесению из экосистемы леса тысячи тонн азота, кремния, фосфора.

Эти процессы ведут к появлению нового техногенного типа круговорот; химических элементов. Перенесенные в урбанизированные районы или в агроэкосистемы, эти вещества оказываются или совсем или временно исключенными из естественного их круговорота. Нормальное функционирование биосферы возможно, если антропогенная деятельность не препятствует осуществлению естественных биогеохимических циклов, разрушение которых может привести к деградации биосферы.

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА

Самый интенсивный биогеохимический цикл – круговорот углерода. В природе углерод существует в двух основных формах – в карбонатах (известняках) и углекислом газе. Содержание последнее в 50 раз больше, чем в атмосфере. Углерод принимает участие в образовании углеводов, жирел, белков и нуклеиновых кислот. Основная масса аккумулирована в карбонатах на дне океана (1016 т), в кристаллических породах (1016 т), каменном угле и нефти (1016 т) и принимает участие в большом цикле кроговорота. Основное звено большого круговорота углерода – взаимосвязь процессов фотосинтеза и аэробного дыхания (рис. 1). Другое звено большого цикла кроговорота углерода представляет собой анаэробное дыхание (без доступа кисня); разнообразные виды анаэробных бактерий превращают органические соединения в метан и другие вещества (например, в болотных экосистемах, на мусорниках отходов). В малом цикле кроговорота принимает участие углерод, который содержится в растительных тканях (около 1011 т) и тканях животных (около 109 т). Более подробная схема круговорота представлена на рис. 2.

Энергия солнца

За последние 200 лет состоялись значительные изменения в континентальных экосистемах в результате збільшуючогося антропогенного влияния. Когда земли, занятые лесами и травянистыми сообществами, пертворюються в сельскохозяйственные угодья, органическое вещество, то есть живое вещество растений и мертвое органическое вещество почв, окисляется и попадает к атмосфере в виде . Некоторое количество элементарного вуглеця может также захораниваться в почве в виде древесного угля (как продукт, который остался от сжигания леса) и, таким образом, изымается из быстрого обращения в углеродном цикле. Содержание углерода в разных компонентах экосистем изменяется, поскольку возобновление органического вещества зависит от географической широты и типа растительности.

Были проведены многочисленные исследования, которые имели своей целью развязать существующую неопределенность в оценке изменений запасов углерода в континентальных экосистемах. Базируясь на данных этих исследований, можно прийти к выводу, что поступление к атмосфере с 1860 по 1990 год составило грамм С и что в 1990 году біотичний выбросы углерода были ровный грамм С /рік. Кроме того, возможно влияние растущих атмосферных концентраций и выбросов загрязняющих веществ, таких как и , на интенсивность фотосинтеза органического вещества континентальных экосистем. По видимому, интенсивность фотосинтеза растет с увеличением концентрации в атмосфере. Наиболее вероятно, что это рост характерен для сельскохозяйственных культур, а в естественных континентальных еко-системах повышения эффективности использования воды могло бы привести к ускорению образования органического вещества.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА

В количественном отношении главной составляющей живой материи является кислород, круговорот которого усложнен его способностью вступать в разные химические реакции, главным образом реакции окисления. В результате возникает множество локальных циклов, которые происходят между атмосферой, гидросферой и литосферой, которые в свою очередь могут быть нарушены антропогенным фактором. Кислород, который содержится в атмосфере и в поверхевих минералах (осадочные кальцити, железные руды), имеет биогенное происхождение и должно рассматриваться как продукт фотосинтеза. Этот процесс противоположен процессу потребления кисня при дыхании, который сопровождается разрушением органических молекул, взаимодействием кисня с водородом (отщепленим от субстрата) и образованием воды. В некотором отношении круговорот кисня напоминает обратный круговорот углекислого газа. В основном он происходит между атмосферой и живыми организмами. Потребление атмосферного кисня и его возмещение растениями в процессе фотосинтеза осуществляется достаточно быстро. Расчеты показывают, что для полного возобновления всего атмосферного кисня требуется около двух тысяч лет. С другой стороны, для того, чтобы все молекулы воды гидросферы были підвержені фотолизу и снова синтезированные живыми организмами, необходимо два миллиона лет. Большая часть кисня, что производится в течение геологических эпох, не оставалась в атмосфере, а фиксировалась литосферой в виде карбонатов, сульфатов, окислов железа, и ее масса составляет 5,9*1016 т. Масса кисня, что циркулирует в биосфере в виде газа или сульфатов, растворенных в океанских и континентальных водах, в несколько раз более малая (0,4*1016 т).

Отметим, что, начиная с определенной концентрации, кислород очень токсичен для клеток и тканей (даже у аэробных организмов). А живой анаэробный организм не может выдержать ( это было доказано еще в прошлом столетии Л. Пастером) концентрацию кисня, что превышает атмосферную на 1%.

КРУГОВОРОТ АЗОТА

Газообразный азот возникает в результате реакции окисления аммиака, который образуется при извержении вулканов и разложенные биологических отходов: 4 NH3 + 3 O2 ® 2 N2 + 6 H2O.

Круговорот азота – один из самих сложных, но в то же время самих идеальных кругообігів. Незважючи на то, что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован растениями, так как они не усваивают газообразный азот. Вмешательство живых существ в круговорот азота подчинено суровой иєрархії: лишь определены категории организмов могут обнаруживать влияние на отдельные фазы этого цикла. Газообразный азот беззупинно поступает к атмосфере в результате работы некоторых бактерий, тогда как другие бактерии – фиксаторы (вместе с синьо-зеленими водорослями) постоянно поглощают его, преобразуючи в нитраты. Неорганическим путем нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз. Наиболее активные потребители азота – бактерии на корневой системе растений семейства бобовые. Каждому виду этих растений присущи свои особенные бактерии, которые превращают азот в нитраты. В процессе биологического цикла нитрат – ионы (NO3-) и ионы аммонию (NH4+), поглинаємі растениями из грунтовой влаги, превращаются у белки, нуклеиновые кислоты и так далее. Потом образуются отходы в виде погибших организмов, которые являются объектами жизнедеятельности других бактерий и грибов, превращающих их в аммиак. Так возникает новый цикл кроговорота. Существуют организмы, способные превращать аммиак в нітріти, нитраты и в газообразный азот. Основные звенья кроговорота азота в биосфере представлены схемой на рис. 3. Биологическая активность организмов дополняется промышленными средствами получения азотомістящих органических и неорганических веществ, много из которых применяются в качестве удобрений для повышения производительности и роста растений. Антропогенное влияние на круговорот азота определяется следующими процессами:

1. Сжигание топлива приводит к образованию оксида азота, а после этого к реакциям:

2NO + O2 ® 2NO2 

4NO2 + 2H2O.+ O2 ® 4HNO3, способствуя выпадению кислотных дождей;

2. В результате влияния некоторых бактерий на удобрения и отходы животноводства образуется окисел азото – один из компонентов, образовывающих парниковый эффект;

3. Добыча полезных ископаемых, которые содержат нитрат – ионы и ионы аммонія, для производства минеральных удобрений;

4. При уборке урожая из трунту выносятся нитрат – ионы и ионы аммонія;

5. Стоки из полей, ферм и канализаций увеличивают количество нитрат – ионов и ионов аммонія в водных экосистемах, что убыстряет рост водорослей и других растений; при разложении которых тратится кислород, что в конечном счете приводит к гибели рыб.

Кругообигфосфору

Фосфор – один из основных компонентов (главным образом в виде ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), кліточних мембран, аденозінтрифосфата (АТФ) и аденозіндифосфата (АДФ), жирел, костей и зубов. Круговорот фосфора, как и других биогенных элементов, происходит по большому и малому циклам.

Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сконцентрированные в литосфере. Основные источники неорганического фосфора – извержение вулканов или осадочные породы. В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лімітуює производительность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор привлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которі при его участии синтезируют разные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. Потом органические фосфаты вместе с труппами, отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где снова підвергаються влиянию микроорганизмов и претворюються в минеральные формы, которые используются зелеными растениями.

В экосистеме океана фосфор приносится текучими водами, что содействует развитию фітопланктона и живых организмов.

В наземных системах круговорот фосфора проходит в оптимальных природніх условиях с минимумом потерь. В океане дело происходит иначе. Это связано с постоянным оседанием (седиментацией) органіческих веществ. Осивший на небольшой глубине органический фосфор возвращается в круговорот. Фосфаты, отложенные на больших морских глубинах не принимают участие в малом круговороте. Однако тектонические движения способствуют подъему осадочных пород на поверхность.

Таким образом фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам назад (рис. 4).

Запасы фосфора на земли малые. Поэтому считается, что фосфор – основной фактор, лимитирующий рост первичной продукции биосферы. Считают даже, что фосфор – главный регулятор всех других биогеохимических циклов, это – наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

Антропогенное влияние на круговорот фосфора заключается в следующем:

1. Добыча больших количеств фосфатных руд для минеральных удобрений и моющих средств приводит к уменьшению количество фосфора в біотичному круговороте;

2. Стоки из полей, ферм и коммунальные отходы приводят к увеличению фосфат – ионов в водохранилищах, к резкому росту водных растений и нарушению равновесия в водных экосистемах.

Круговорот серы.

Из естественных источников сера попадает к атмосфере в виде сероводороду, диоксиду серы и частиц сульфатных солей (рис. 5). Около одной трети соединений серы и 99% диоксида серы – антропогенного происхождения. В атмосфере протекают реакции, которые приводят к кислотным осадкам:

2SO2 + O2 ® 2SO3 , SO3 + H2O ® H2SO4 .

Круговорот воды

Вода, как и воздух – основной компонент, необходимый для жизни. В количественном соотношении это наиболее распространена неорганическая составляющая живой материи. Семена растений, в которых содержание воды не превышает 10%, относятся к формам замедленной жизни. Такое же явление (ангідробіоз) наблюдается у некоторых видов животных, которые при неблагоприятных внешних условиях могут терять большую часть воды в своих тканях. Вода в трех агрегатных состояниях присутствует во всех составляющих биосферы: атмосфере, гидросфере и литосфере. Если воду, которая находится в разных гидрогеологічних формах, равномерно распределить по соответствующим областям земного шара, то образуются слои такой толщины: для Мирового океана 2700 м, для ледников 100 м, для подземных вод 15 м, для поверхностных пресных вод 0.4 м, для атмосферной влаги 0.03 м. Основную роль в циркуляции и биогеохимическом круговороте воды играет атмосферная влага, незважючи на относительно малую толщину ее слоя.

Атмосферная влага распределена по Земли неравномерно, что обусловливает большие разногласия в количестве осадков в разных районах биосферы. Среднее содержание водяной пары в атмосфере изменяется в зависимости от географической широты. Например, на Северном полюсе оно ровно 2,5 мм (в столбе воздуха с поперечным пересечением 1 см2), на экваторе – 45 мм Вода, выпавшая на сушу, после этого тратится на пропитку (или инфильтрацию), испарение и сток. Пропитка особенно важно для наземных экосистем, потому что способствует снабжению почв водой. В процессе инфильтрации вода поступает в водоносные горизонты и подземные реки. Испарение из поверхности почвы также играет важную роль в водном режиме местности, но более значительное количество воды выделяют сами растения своими листьями. Причем количество воды, которая выделяется растениями, тем более, чем лучше они ею поставляются. Растения, которые производят одну тону растительной массы, поглощают как минимум 100 т воды. Главную роль в круговороте воды на континентах играет суммарное испарение (деревья и почва). Последняя составляющая круговорота воды на суше – сток. Поверхностный сток и ресурсы подземных водоносных слоев обеспечивают питание водных потоков. Вместе с тем при уменьшении плотности растительной сени сток становится основной причиной эрозии почвы. Как уже отмечалось, вода принимает участие и в биологическом цикле, являясь источником кисня и водорода. Однако фотолиз ее при фотосинтезе не играет существенную роль в процессе кроговорота.

Знакомство с основными понятиями и принципами гигиенического нормирования

         Результаты исследований фактического  содержания химических примесей в воздухе являются основой для гигиенической оценки степени загрязнения воздушной среды, характеристика его динамики и обоснования  мероприятий, направленных на оздоровление воздушного бассейна, а также для оценки эффективности принятых мер.

         В случае присутствия в воздухе одной примеси оценка его загрязнения проводится за кратностью превышения, определенной с учетом времени усреднения фактической максимально разовой или среднесуточной концентрацией вещества ее соответствующей предельно допустимой концентрации (дополнение 4 – ДСП 201-97), или при отсутствии такой, ориентировочного безопасного уровня действия (ОБУД).

С целью ограничения загрязнения атмосферного воздуха разработаны гигиенические нормативы допустимого содержания химических и биологических веществ в атмосферном воздухе населенных мест (ДСП – 201–97 «Государственные санитарные правила охраны атмосферного воздуха населенных мест (от загрязнения химическими и биологическими веществами»), к которым относятся: предельно допустимые концентрации (ПДК), ориентировочные безопасные уровни влияния (ОБРВ), коэффициенты комбинированного действия (Кпд)  и установлены на их основе показатели предельно допустимого загрязнения ПДЗ) и предельно допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу и ее приземный слой.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющей вещества в атмосферном воздухе населенных мест  – это максимальная концентрация, при действии которой в течение всей жизни человека не возникает прямого или опосредствованного неблагоприятного влияния на теперешнее и будущее поколение, не снижается работоспособность человека, не ухудшается ее самочувствие и санитарно бытовые условия жизни.

Во время санитарной оценки чистоты воздуха различают два предельно допустимых показатели загрязненности: максимально разовая и среднесуточная концентрация. Принимается во внимание также порог запаха разных загрязнений. Для установления показателей загрязненности воздуха используется сравнительные данные о заболеваемости в загрязненном и контрольном районах, экспериментальные исследования на животных.

Среднесуточная концентрация – это средняя из числа разовых, обнаруженных на протяжении суток или полученная при непрерывном 24-часовом отборе пробы воздуха. Среднемесячная концентрация является средней из числа среднесуточных, обнаруженных в течение месяца.

Ориентировочный безопасный уровень влияния (ОБУВ) – это максимальная концентрация загрязняющей вещества, которое признается ориентировочно безопасным при влиянии на человека и принимается как временный гигиенический норматив допустимого содержания вещества в атмосферном воздухе населенных мест.

ОБУВ устанавливается на основе кратковременных исследований за соответствующей методикой и вводится в действие после утверждения Главным государственным санитарным врачом Украины на ограниченный срок.

Коэффициент комбинированного действия (Ккд) отображает характер общего биологического  действия одновременно имеющихся в атмосферном воздухе загрязняющих веществ (суммация, усиление, послабление или независимое действие).

Показатель предельно допустимого загрязнения (ПДЗ) атмосферного воздуха – это относительный интегральный критерий оценки загрязнения атмосферного воздуха населенных мест, который характеризует интенсивность и характер общего влияния всей совокупности имеющихся в нем вредных примесей.

 

∑ ПЗ = С₁/ ПДК₁ х К₁ + С₂ / ПДК₂ х К₂ +. Сn / ПДКn x Kn  х 100 %

 

где С₁, С₂, .Сn – фактические концентрации веществ, которые входят в состав смеси, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂ .  ПДКn – соответствующие значения ПДК (или ОБУД) веществ, которые входят в состав смеси, – при таблицах в дополнении 4.

К₁, К₂. Кn – коэффициенты, которые учитывают класс опасности определенного вещества (см. там. же). Все вещества разделяются на 4 класса безопасности:

         И – чрезвычайно опасные, К = 0,8;

         ІІ – очень опасные, К = 0,9;

         ІІІ –  умеренно опасные, К = 1,0;

         ИУ – малоопасные, К = 1,1.

         Таблица 1.

         Количественные показатели оценки загрязнения атмосферного воздуха

        

         При комбинации действия на организм смесей вредных веществ может наблюдаться эффект суммации (адитивное действие), которая равняется сумме эффектов каждого вещества  при изолированном влиянии, эффект усиления (синергизм или потенцирование), который превышает сумму эффектов изолированного действия каждого вещества, эффект послабления, (антагонизм), который является меньше от суммы эффектов изолированного действия каждого вещества и независимое действие.

         Эффект суммации имеют:

–         ацетон, фенол;

–         ацетон, фурфурол, формальдегид, фенол;

–         ацетальдегид и винилацетат;

–         бензол и ацетофенол;

–         озон, двуокись азота и формальдегид;

–         сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная);

–         фурфурол, метиловый и этиловый спирты;

–         циклогексан и бензол.

Эффект потенцирования присущий таким веществам:

–         бутилакрилат и метилакрилат;

–         фтористый водород и фторсоли.

Для того, чтобы определить состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, которые действуют одновременно, часто используют комплексный показатель – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).

Контакт з химическими и биологическими аллергенами в процессе их производства, расфасовки и применения может привести к развитию аллергических реакций. К аллергенам относятся антибиотики, суфаниламидные препараты, много хлорованных углеводородов (дихлорэтилен, дихлорэтан, хлористый метилен, четыреххлористый углерод) и некоторые растворители (бензол, анилин), метали (хром, ртуть, свинец) и другие соединения. Аллергические свойства обычно усиливаются с увеличением в молекуле количества активных радикалов и колец, с удлинением боковы цепей. Аллергию чаще всего вызывает не само вещество, а его комплекс с белками организма.

     У работников химико-фармацевтической промышленности и работников аптечных организаций при постоянном контакте с антибиотиками или грибами-продуцентами могут развиваться профессиональные заболевания в виде дисбактериоза, кандидамикоза кожи и слизистых оболочек, висцерального кандидоза. При поверхностном кандидозе дрожжеподобные грибки рода Candida поражают слизистые оболочки, кожу и ногти, при кишечной форме часто отмечается общая слабость, исхудание, субфибрильная температура, признаки энтероколита, нарушения углеводного обмена, иммунодефицитные состояния.

     Длительный профессиональный контакт с разными лекарственными веществами, может привести к гиперчувствительности то есть “аллергическому фону” (что 90% работают с антибиотиками), какой супровождается более частым проявлением узкопрофессиональной фаховой сенсибилизации к определенным веществам: на новокаин – у хирургов и небольшого числа терапевтов; на акрилаты – у терапевтов и ортопедов; на пенициллин – у терапевтов; на гипс – у ортопедов. Кожные проявления отличаются большой полиморфностью (дерматиты, экзема, крапивница и др.). Изменения со стороны внутренних органов выражаются в астмоидных бронхитах и бронхиальной астме, хроническом колите, миокардите и др. Патология нервной системы оказывается вегето-сосудистой дистонией и сенсорной полиневралгией. Возможны нарушения иммунитета, который содействует развитию дисбактериоза и увеличению инфекционной заболеваемости.

 

 ВИДЫ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМ

Сами факторы и их взаимодействие могут оказывать благоприятное, так и вредное влияние на состояние здоровья человека и на состояние окружающей среды. Некоторые из приведенных выше факторов окружающей среды влияют постоянно, другие – периодически, но  практически никогда ни один из них не действует изолировано. Выделяют разные виды их влияния.

Комбинированное действие – это суммарное влияние нескольких факторов одной природы, например, нескольких химических соединений или нескольких физических факторов.

Совмещенное  действие – это суммарное влияние одновременно двух или больше факторов разной природы, например, химических и физических факторов.

Комплексное действие – это такое действие, при  котором одно и то же вещество поступает в организм человека из разных сред биосферы; или это одновременное действие химического вещества,  которое поступает в организм несколькими путями (пероррально, респираторный, через кожу).

Общее действие факторов на организм (комбинированная, совмещенная) очень разнообразно. Она может приводить к: простой суммации их влияния (адитивное  действие); усиление влияния, которое превышает сумму влияния действующих факторов (синергичное действие); ослабление влияния  одного  фактора  другим  (антагонистичное действие).

Некоторые химические вещества могут усиливать протекание заболевания или изменять   иммунобиологическую  резистентность  организма  (паратоксичное действие) или  влечь  развитие  патологических  процессов  после того, как уже   закончилось отравление  (метатоксичное действие).

 

МЕТОДЫ, СПОСОБЫ И АППАРАТЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

 Для очистки выбросов применяют газоочистные и пилоуловительные установки, предназначенные для охраны атмосферного воздуха от загрязнений вредными промышленными выбросами.

Газопилоуловительная установка – это единичный аппарат или группа аппаратов, которые служат для улавливания (обезвреживание) вредных компонентов из газовых или вентиляционных выбросов с оборудованием, коммуникациями и приборами. К ним относятся:

а) сухие инерционные пылеуловители  (циклоны одиночные, групповые и батарейные, жалюзийные пылеуловители, ротоклони и тому подобное);

б) мокрые пылеуловители (скрубберы, мокрые циклоны, ротоклони, пенные аппараты, барботеры, скоростные турбулентные аппараты);

в) тканевые, волокнистые и пористые фильтры (мешочные,  рамные, рукавные со струйной,  импульсной или обратной продувкой);

г) аппараты электрической очистки газов (сухие, мокрые и комбинированные);

д) установки химической очистки газов (абсорбционные, адсорбционные и рекуперационные);

е) печи и установки дезодорации веществ с неприятным запахом, каталитического разложения и дожигания газов, которые выбрасываются).

Газопилоуловительные установки разделяют также на технологические и санитарные.

Установки технологической очистки газов – сооружения и аппараты газоочистки и пылеулавливания, которые включены в технологический процесс и не дают газовых выбросов в атмосферу.

Установки санитарной очистки газов – сооружения и аппараты, которые применяются с целью охраны атмосферного воздуха от загрязнения вредными технологическими и вентиляционными выбросами, а также возвращения сырья.

Очистка от зависших веществ

Пылеосадительные камеры и циклоны. Основным преимуществом этих аппаратов является простота конструкции. Однако эффективность очистки газов часто является недостаточной. Поэтому много из них применяют главным образом для первичной очистки газов, перед очисткой на более эффективных пылеуловителях.

Пылеосадительные камеры –  самые простые пылеуловители. Зависшая в потоке газа пыль осаждается у них в результате действия силы притяжения. Это полый или с горизонтальными пластинами внутри короб с бункером внизу для сбора пыли. Степень очистки газа в пылеосадительных камерах до 40–50 % при скорости газа 0,2–1,5 м/с. Их используют для осаждения крупной пыли с размерами частиц свыше 50 мкм. (Рис. 1).

 

Рис. 1. Схема пылеосадительной камеры: 1- камеры; 2 – горизонтальные перегородки (полки); 3 – отбойная вертикальная перегородка.

         Загрязненный газ поступает в камеру 1, в середине которой вставлены горизонтальные перегородки 2. В результате резкого расширения газового потока происходит резкое уменьшение его скорости, частицы пыли теряют кинетическую энергию и осаждаются из газа при его движении между перегородками, расстояние между которыми преимущественно составляет 0,1 – 0,4 м. При такой небольшой высоте каналов между полками уменьшается путь осаждения пыли. Газ, пройдя полки, огибает вертикальную отбойную перегородку (при этом из него осаждается дополнительное количество пыли) и выводится из камеры.

Осадительные инерционные камеры – это те же пылеосадительные камеры, но с перегородками для изменения направления движения газов, которые   поступают со скоростью 5–15 м/с. Используются для предыдущей очистки газов от пыли с размерами частиц 25–30 мкм.

Жалюзийные пылеуловители состоят из двух основных частей: жалюзийной решетки и выносного пылеуловителя (чаще всего циклона). Назначение жалюзийной решетки – разделить газовый поток на два (один поток составляет 80–90 % всего количества газа и в значительной степени освобожденный от пыли, второй – 10–20 % и в нем сосредоточена основная масса пили, которую улавливают циклоном или другим достаточно эффективным пылеуловителем. Их используют для улавливания частиц из размерами свыше 20 мкм. Средняя эффективность улавливания пыли – 50–60 %.

Циклоны – инерционные аппараты центробежного действия. Частицы пыли осаждаются в них в результате действия центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата (Рис. 2).

Используются разнообразные типы циклонов. Степень очистки газов от пыли зависит от типу циклона и размеров частиц. Например, циклон ЦН-15 улавливает 50–83 % частиц из размерами 5 мкм, 85–95 %  частиц размерами 10 мкм и 96–99,8 % частиц размерами 20 мкм. Они предназначены для очистки дымовых газов котельных от золы, отходных газов сушильных барабанов и аспирационного воздуха от пыли. Циклоны ЦН-15 применяют в одиночном и групповом выполнении. Группы циклонов имеют общий коллектор запыленного газа, общий сборник очищенного газа и общий пылевой бункер.

 

 

Рис. 2. Схема циклона: – корпус; 2- коническое днище; 3- кришка; 4 – входной патрубок; 5 – пилосборник; 6 – выходной патрубок.

 

 

         Загрязненный газ поступает тангенциально со скоростью 20-30 м/с через патрубок прямоугольного сечения в верхнюю часть циклона. За счет этого  в корпус поток загрязненного воздуха двигается вниз по спирали вдоль внутренней  поверхности стенки циклона. При таком оборотном движении частицы пыли, как наиболее тяжелые перемещаются в направлении действия центробежной силы быстрее, чем частицы газа, концентрируются около стенок  аппарата и переносятся в пилесборник 5. Здесь пыль оседает, а очищенный газ, продолжая двигаться по спирали, поднимается вверх и выходит через исходный патрубок 6.

Батарейные циклоны (мультициклоны). При уменьшении диаметра цилиндровой части циклона повышается эффективность осаждения пыли. Эта особенность использована в конструкции мультициклонов. Они представляют собой пилоуловительный аппарат, который состоит из большого количества параллельно установленных циклонных элементов, которые объединены в одном корпусе и имеют общий бункер для сбора пыли. Средняя эффективность улавливания составляет 60–65 % и в значительной степени зависит от размеров частиц (для частиц 0–6 мкм  эффективность составляет 41 %, а для частиц свыше 90 мкм – 99,5 %).

Ротационные пылеуловители (ротоклоны). Самые простые центробежные пылеуловители ротационного действия состоят из рабочего колеса и тулупа (пилоприемника). С помощью колеса пилогазовой смеси предоставляется оборотное направление движения, в результате чего под действием центробежных сил из газа выделяется пыль. Эффективность улавливания золы составляет 78–84 %, а стекла, кварца, угля – до 99 %. 

 

Апарати мокрой очистки газов (скруберы). Одним з простих и эффективных способов очистки промышленных газов от зависших частиц является мокрый способ. Аппараты мокрой очистки имеют высокую эффективность улавливания и дешевле, чем аппараты сухой очистки. Они могут использоваться для очистки газов с частицами до 0,1 мкм (турбулентные газопромыватели), а также для одновременного охлаждения и увлажнения газов. Одновременно с зависшими частицами можно улавливать парообразные и газообразные компоненты. Эффективность мокрых золоуловителей свыше 90 %. Например, эффективность скруббера Вентури достигает 99,4 %.

 

Рис. 3. Схема скруббера: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – подача воды; 4 – шламосборник; 5- исходный патрубок.

Запыленный воздух двигается через скруббер снизу вверх и орошается водой, которая разбрызгивается через форсунки. Степень очистки газа от пыли достигает 60 – 85 %.

Среди аппаратов для очистки газов от пыли мокрые пылеуловители отмечаются наибольшим разнообразием, которое предопределяется силами, которые действуют на газо-жидкостные потоки. При этом жидкая фаза находится в аппарате в виде пленки, струи, капель, пены или их сочетаний. По принципу работы эти аппараты разделяют на такие группы: полые и насадочные, барботажные и пенные, аппараты ударно инерционного типа, центробежного типа, динамические и турбулентные промыватели.

К недостаткам мокрой очистки относят необходимость обработки сточных вод и защиты аппаратов от коррозии при обработке агрессивных сред.

Пористые фильтры. Фильтрация через пористые перегородки является одним из наиболее совершенных способов очистки газов. Этот способ отличается высшей степенью очистки газов от зависших частиц, чем в пылеуловителях других типов, возможностью улавливания частиц в газах, которые имеют широкий диапазон температур, стабильностью процесса очистки и меньшей зависимостью от физико-химических свойств частиц и розхода газов. К недостаткам относят необходимость периодической замены фильтровальных элементов и громоздкость фильтров.

Во время фильтрации газовых потоков частицы осаждаются на поверхности под действием сил диффузии, эффекта дотикання (зацепление), инерционных, электростатических и гравитационных сил. Уловленные твердые частицы накапливаются в объеме фильтровального материала или образуют пылевой слой на его поверхности, который является дополнительным фильтровальным элементом и повышает эффективность очистки газов.

Промышленные фильтры условно разделяют на тканевых и зернистых.

Тканевые фильтры различаются между собой за формой (рукавные, плоские, клиновые и тому подобное); местом расположения вентилятора относительно фильтра (всасывающие и нагнетательные); способом регенерации ткани (стряхивание, вибростряхивание, обратная продувка и тому подобное); числом секций (одно- и многосекционные); формой корпуса для размещения фильтровальных элементов (прямоугольные, цилиндровые, открытые); видом ткани (шерсть, бязь и тому подобное). Их эффективность достигает 95–99 %. Тканевые фильтры не применяют для очистки агрессивные и высокотемпературные газы.

 

 

Рис. 4. Схема рукавного фильтра: 1 – входной патрубок; 2- камеры; 3 – рукава; 4 – распределительная решетка; 5 – исходный патрубок; 6 – механизм генерации фильтра.

         Принцип действия: в фильтре загрязненный газ подается вентилятором через входной патрубок 1 в камеру 2, потом проходит через рукава 3, нижние концы, которых закрепленные на распределительной решетке 4. Пыль осаждается в порах ткани, а очищенный газ выходит через исходный патрубок 5. Через определенное время с помощью механизма 6 происходит очистка рукавного фильтра. Степень очистки рукавных фильтров 98-99 % при размерах частиц 1 мкм. Рукавные фильтры применяют для тонкой очистки газов от сухого или важкозволожуваного пилу (цемента, сажи, окислов цинка).

Зернистые фильтры характеризуются дешевизной, доступностью материалов, возможностью работать при очень высоких температурах и агрессивных средах, способностью выдерживать значительные механические нагрузки и перепады давления, а также резкие изменения температуры. Различают два типа зернистых фильтров: насыпные, в которых рабочие элементы не связаны жестко между собой, и жесткие, в которых зерна крепко связаны между собой в результате спекания, прессования или склеивания и образуют крепкую неподвижную систему (пористая керамика, пористые металлы, пористые пластмассы). Эффективность очистки – 99–99,8 %.

Электрические фильтры. Одним из наиболее эффективных способов очистки промышленных газов от пыли и туманов является электрическая очистка в электрофильтрах. Широкое применение электрофильтров для улавливания твердых и жидких частиц предопределенно их универсальностью и высокой степенью очистки газов при сравнительно низких энергозатратах. Их эффективность достигает 99 %, а в некоторых случаях – 99,9 %. Такие фильтры способны улавливать частицы разных размеров, в том числе и субмикронные, при концентрации частиц в газе до 50 г/м³ и выше.

Промышленные электрофильтры применяют в диапазоне температур до 400–450 ⁰С и больше, а также в условиях влияния коррозийных сред.

Улавливание пыли в электрофильтрах основано на известной способности разноименно заряженных тел притягиваться между собой. Пылевидные частицы сначала заряджаються, после чего они оседают на противоположно заряженном электроде. Эффективность электрофильтров обратно пропорциональна концентрации пыли на входе в аппарат, размера пылевых частиц и скорости прохождения газов.

Электрофильтры разделяются на сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах улавливают твердые частицы, которые удаляются из электродов стряхиванием, в мокрых – твердые и жидкие частицы, которые смываются из поверхности электродов жидкостью (чаще всего водой).

Очистка от газообразных и  парообразных примесей.

Очистка газов от вредных примесей является очень сложным и дорогим мероприятием. Только в некоторых случаях стоимость очищенных веществ покрывает расходы на строительство и эксплуатацию очистительных сооружений. Газоочистка является эффективнее, более дешевой и менее длительной при высококонцентрированных газовыделениях.

В основе многих технологических методов лежат процессы взаимодействия газов с жидкими или твердыми поглотителями, а также процессы химического превращения ядовитых примесей в нетоксичные соединения при высоких температурах или в присутствии катализаторов.

Очистка  от газообразных и парообразных примесей проводится разнообразными методами, из которых больше всего распространены абсорбционный (абсорберы), адсорбционный (в адсорберах с помощью твердых сорбентов – активированного угля, силикагелей, цеолита и тому подобное), электрический (электрофильтры), конденсационный (выделение паров и воздуха в конденсаторах), термическое и каталитическое сжигание.

Абсорбционные методы. Абсорбция представляет собой процесс выборочного поглощения газа или пары жидкостью с проникновением внутрь поглотителя и со следующей десорбцией. Основой абсорбционных методов являются диффузные процессы перехода вещества из газообразной фазы в жидкую через их поверхность раздела. Поглотитель называется абсорбентом и им обычно является жидкость. Абсорбцию проводят на специальных аппаратах – абсорберах, которые представляют собой колонны с насадкой, которая орошается жидким абсорбентом, или колонны барботажного типа, которые заполнены обсорбуючою жидкостью, через которую газ, который очищается, проходит в виде пузырьков.

Десорбцию проводят путем пропускания пары через поглощающую жидкость. Отделения уловленного вещества от поглощающей жидкости осуществляют методом ректификации, которая осложняет и повышает стоимость процесса очистки.

Адсорбционные методы. Адсорбционные методы основаны на поглощении паров твердыми сорбентами со следующей десорбцией. Адсорбционное разделение и очистка газов осуществляются способами физической  и химической сорбции газов. Значительное развитие адсорбционный метод получил в связи с освоением промышленного производства высокоэффективных адсорбентов: активного угля, силикагелей синтетического цеолита (молекулярных сит). Синтетический цеолит, рядом с высокой выборочной адсорбцией веществ, отличается однородной и очень мелкой структурой пор, что дает возможность разделять и поглощать газы с разными размерами и формой молекул.

Например, поглощение паров органических растворителей происходит в резервуаре или скруббере, заполненном активированным углем (или другим веществом) и который называется адсорбером. Паро-газовая смесь поступает в нижнюю часть резервуара, проходит через слой адсорбента и выбрасывается в атмосферу. После насыщения угля улавливаемым веществом адсорбер продувается парой и таким образом регенерируется. Процесс улавливания органических растворителей из промышленных выбросов с целью возвращения этих растворителей в производственный процесс называется рекуперацией.

Электрический метод предусматривает использование  мокрых (М), мокрых трубчатых (МТ), кислотных трубчатых (КТ) электрофильтров для очистки газов, которые выбрасываются, от парів серной кислоты из выпарительных установок, установок мокрого катализа и тому подобное.

Метод сжигания органических примесей используют в тех случаях, когда возвращение примесей в производство или их утилизация невозможная или нецелесообразная.  Термическое сжигание применяют главным образом при высокой концентрации примесей и значительном содержании в газах кислорода при температуре 800–1100 ⁰С^.

Каталитическое сжигание (окисление) осуществляют при температуре 250–300 ⁰С^. Оно высокоэффективно и в 2–3 разы более дешево высокотемпературного сжигания. 1 м³ катализатора дает возможность обрабатывать 10 000–20 000 м³ газов за 1 час.

Правильно подобраны катализаторы и хорошо спроектированный технологический процесс дают возможность экономнее всего и эффективнее всего осуществлять процесс санитарной очистки газов.

Озонирование является одним из эффективных мероприятий по обезвреживанию газов от примесей, которые имеют неприятный специфический запах (амины, сульфиды, меркаптаны, ненасыщенные углеводороды и тому подобное). Этот метод перспективен, поскольку практически полностью разрушаются органические примеси в промышленных выбросах.  Озонирование целесообразно использовать для очистки газов в промышленности основного органического синтеза, резиново технической, для обработки продуктов животного происхождения и тому подобное, когда из технических причин трудно применить метод сжигания.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ предельно допустимого

 выброса вредных веществ

В атмосферу

 

Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливаются согласно ОНД–86 [19] для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере создают приземную концентрацию, которая не превышает их ПДК для населения, растительного и животного мира (ГОСТ 17.2.3.02–78). Значения ПДВ устанавливаются как для действующих предприятий, так и для тех предприятий, которые строятся.

Уровень приземной концентрации зависит от многих факторов, которые определяют закономерности поведения загрязнений в приземном слое атмосферы. Большое значение имеет величина выбросов. Это главный фактор, который определяет уровень приземной концентрации. Чем большая величина выбросов, тем более (при прочих равных условиях) загрязняющих веществ поступает в атмосферный воздух, создавая высокие концентрации загрязнений.

Большое влияние на величину выбросов делает эффективность работы очистительных сооружений. Да, снижение эффективности с 98 % до 96 %, то есть всего на 2 %, увеличивает выбросы в 2 разы.

Приземная концентрация зависит в значительной мере от метеорологических факторов: направлению ветра, его скорости, температурной стратификации атмосферы и тому подобное. Для низких холодных выбросов «опасная» скорость ветра составляет 1–2 м/с, для высоких нагретых выбросов – 4–6 м/с (рис. 15).

 

 

 

Рис. Загрязнение воздуха в зависимости от скорости ветра [12]:   V – скорость ветра, м/с; С – концентрация атмосферного загрязнения, мг/м³

 

 

Значительное влияние на приземную концентрацию загрязнений имеет температурная стратификация атмосферы (вертикальное распределение температуры). В обычных условиях с подъемом вверх температура воздуха снижается (на 1 ⁰С на каждых 100 м подъема вверх). Иногда температура воздуха с высотой не всегда снижается и выше размещенные слои воздуха могут иметь высшую температуру, чем ниже размещенные. Это явление  называют температурной инверсией. На рис. 16  схематически изображены разные температурные профили атмосферы. Из него видно, что накопление вредных выбросов в приземном слое атмосферы в период приземных инверсий будет происходить при низких выбросах. Особенно растут концентрации загрязнений в случае приподнятых инверсий непосредственно над источником выбросов, то есть над устьем труб.

 

 

Рис.. Схема загрязнения приземного слоя атмосферы от источников разной высоты в зависимости от стратификации атмосферы [12]: на горизонтали отложена температура воздуха, на вертикали –  высота в метрах; 1 – отсутствие температурной инверсии; 2 – приземная инверсия разной высоты; 3 – приподнятая инверсия разной высоты

 

В зависимости от скорости ветра и температурной стратификации выделяют основные типы дымового факелу, которые определяют степень загрязнения приземного слоя атмосферы (рис.).

«Конусообразная» струя, постепенно расширяясь, достигает поверхности земли приблизительно на расстоянии, которая равняется 20 высотам трубы. «Волнообразная» струя создает кратковременные значительные концентрации и на близких расстояниях от трубы (2–3 высоты трубы). «Приподнятая» струя возникает в слое инверсии ниже устья трубы, в связи с чем рассеивание выбросов происходит выше слоя инверсии. В случае выбросов в слое инверсии наблюдается «нитевидная» струя. Найболее неблагоприятные такие состояния атмосферы, при которых наблюдается  «задымленная» струя. В этом случае слой инверсии располагается над трубой и компоненты выбросов концентрируются в узком приземном слое атмосферы. Особенно это характерно для стойкой антициклонной погоды, низких скоростей воздуха.

Определено значение для распределения загрязнений имеет влажность воздуха.  Для большинства загрязнителей отмечается прямая зависимость, то есть с ростом влажности растут их концентрации. В связи с увеличением массы частиц за счет конденсации влаги они опускаются и концентрируются в приземном слое атмосферы.

Следовательно, при  одинаковой величине выбросов загрязняющих веществ их концентрация может значительно изменяться в зависимости от метеорологических факторов.

Степень рассеивания выбросов атмосферным воздухом находится в прямой зависимости от расстояния, которое прошли выбросы к данной точке. Это связано с тем, что с отдалением от источника выбросов увеличивается поперечный перерез факела  (рис. 18).

 

Рис. Типы дымового факела (струился) в зависимости от вертикального распределения температуры воздуха [12]: 1 –  «конусообразный»; 2 –  «волнообразный»; 3 –  «припіднятий»; 4 –  «нитевидный»; 5 – «задымленный»; пунктиром показано адиабатическое состояние атмосферы. Сплошной линией обозначена температурная стратификация, которая предопределяет форму факела

 

Рис. 18. Схема зависимости концентрации атмосферных загрязнений от расстояния к источнику выбросов [12]

 

В действительности концентрации загрязнителей снижаются медленнее, потому что касаясь земли факел деформируется. Значение этой поправки нарастает по мере отдаления от источника.

Определено влияние на величину приземной концентрации имеет и высота выбросов. Чем выше от поверхности земли осуществляются выбросы загрязняющих веществ, тем (при других ровных условиях) ниже является их приземная концентрация. Снижение концентрации с повышением высоты выбросов связано с двумя закономерностями распределения загрязнений в факеле: снижением концентрации в результате увеличения поперечного сечения факела и отдалением его от осевой линии, которая несет основную массу загрязнений, от которой они распространяются к периферии факела (рис. 19).  Рядом с этим следует учитывать, что высокая труба увеличивает радиус задымления, хотя и при низших концентрациях. Зона максимального загрязнения находится в пределах расстояния, которое равняется 10–40 высотам трубы при  нагретых высоких выбросах и 5–10 высотам трубы, – при холодных и низких.

 

Рис. 19. Схема зависимости уровня концентрации от высоты выбросов [12]

 

Таким образом, уровень приземной концентрации загрязняющих веществ зависит от многих факторов, потому установление ПДВ проводится с применением методов расчета загрязнения атмосферы промышленными выбросами и с учетом перспектив развития предприятия, физико-географических и климатических условий местности, расположения промышленных площадок и участков существующей и проектируемой жилищной застройки, санаториев, зон городского отдыха, взаимного расположения промышленных площадок и сельбищних территорий.

ПДВ (грамм/с) устанавливается для условий полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы. ПДВ не должны превышаться в любой 20-минутный период времени.

ПДВ устанавливают отдельно для каждого источника выбросов.

Рядом с ПДВ для единичных источников, устанавливают ПДВ предприятия в целом. При постоянных выбросах их определяют как сумму ПДВ от единичных источников и групп мелких источников. При непостоянных во времени выбросах от отдельных источников  ПДВ предприятия меньше суммы  ПДВ от отдельных источников и отвечает максимально возможным суммарным выбросам от всех источников предприятия при нормальной работе технологического и газоочистного оборудования.

 ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета сумации вредного действия нескольких веществ.

При установлении  ПДВ учитывают фоновые концентрации сф.

Значение  ПДВ (грамм/с) для единичного источника с круглым устям в случаях    определяют за формулой:

 

.                       (10)

 

В случае  или  (холодные выбросы)  ПДВ определяют по формуле:

 

,                      (11)

 

где ПДК – предельно допустимая концентрация вредных веществ, мг/м³ (дополнение 4); сф – фоновая концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе города или другого населенного пункта, мг/м³;   А – коэффициент, который зависит от температурной стратификации атмосферы;   F – безразмерный коэффициент, который учитывает скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; m и n – коэффициенты, которые учитывают условия выхода газовоздушной смеси из устя источника выбросов; H – высота источника выбросов над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается H = 2 м), м;  – безразмерный коэффициент, который учитывает влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересіченої местность с перепадом высот, который не превышает 50 м на 1 км  = 1 (в других случаях расчет следует проводить согласно раздела 4 ОНД–86); – разница между температурой газовоздушной смеси Тг, которая выбрасывается, и температурой окружающего атмосферного воздуха Тв, ^0С; V1 – расход газовоздушной смеси, м³/с, который определяется за формулой:

 

                                      (12)

 

где D – диаметр устя источника выбросов, м; w0 – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устя источника выбросов, м/с.

Значение коэффициента А, которое отвечает неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, и для Украины равняется: 180 – для источников, расположенных в зоне от 500 до 520  северной широты, 200 – для источников, расположенных южнее 500 северной широты.

При определении значения   следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Тв, которая равняется максимальной температуре внешнего воздуха наиболее жаркого месяца года (по данным Держкомгидромету), а температуру газовоздушной смеси Тг – за действующими для данного производства нормативами.

Значения безразмерного коэффициента F принимают:

а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пили, сажи и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равняется нулю) – 1;

б) для других мелкодисперсних аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % – 2;  от   75 % до 90 % – 2,5; менее 75 % но при отсутствии очистки – 3.

 

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

 Очистка сточных вод осуществляется механическим, физико-химическим и биологическим методами. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Метод механической очистки. Суть метода состоит в механическом удалении с сточных вод нерастворимых примесей. Для механической очистки применяют специальные сооружения. Крупные примеси размером большее 5 мм задерживают на решетках, более мелкие вылавливают ситами.

Для задержки минеральных загрязнений сточных вод, преимущественно песка, служат пескоулавливатели, а загрязнений, которые уплывают на поверхность, – жыроулавливатели, масло- и нафтоулавливатели, смолоулавливатели.

В горизонтальных или вертикальных отстойниках  проходит осаждение зависших веществ с удельным весом больше единицы, а легкие вещества уплывают на поверхность воды отстойников.

Широко используются также радиальные отстойники, отстойники-септики, двухъярусные отстойники. Механической очисткой можно достичь удаления из бытовых сточных вод до 60 % нерастворимых примесей, а с производственных – до 95 %.

Метод физико-химической очистки. Химическая очистка сточных вод состоит в добавлении к ним таких химических реагентов, которые вступают в реакцию с загрязняющими веществами, оказывают содействие удалению нерастворимых и частично растворимых веществ. Из химических методов очистки  используются: нейтрализация, окисление, коагуляция, сорбция, флотация, ионный обмен, мембранные методы и т.п.. Эти методы дают возможность уменьшить количество нерастворимых загрязняющих веществ сточных вод до  95 % и растворимых до 25 %.

Метод биологической очистки. Суть биологической очистки состоит в минерализации органических загрязнений сточных вод с помощью аэробных биохимических процессов. В результате биологической очистки вода становится прозрачной, не загнивающей, содержит растворимый кислород и нитраты.

Технически организация процесса биологической очистки основана на моделировании естественных условий и по этому принципу методы и сооружения биологической очистки разделяют на  две группы:

а) биологическая очистка, которая воссоздает ход процесса минерализации в грунтовых условиях (поля фильтраци, поля орошения, биологические фильтры);

б) биологическая очистка, которая воссоздает ход процесса минерализации в водной среде (биологические ставки, аэротенки)

Использование грунтовых методов основано на их способности раскладывать органические вещества. Эффект очистки достигается за счет жизнедеятельности микрофлоры, которая населяет грунт.

Биофильтрами  называются сооружения, в которых биологическая очистка сточных вод осуществляется при их фильтрации через пласты грубодисперсного материала. Поверхность зерен этого материала покрыта биологической пленкой, заселенной аэробными микроорганизмами.

Аэротенки  представляют собой железобетонные резервуары, из-за которых медленно протекают и поддаются аэрации сточные воды, смешанные с активным илом.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности микрофлоры активного ила в аэротенк беспрерывно подается сжатый воздух, который вызывает перемешивание сточной воды и активного ила, который обеспечивает лучший и беспрерывный контакт компонентов. Размеры аэротенков: глубина 3-5 м, ширина – 8 м, длина – несколько десятков метров. Для компактности вместо прямого длинного коридора создаются параллельные отрезки с перегородками, которые не доходят к противоположной короткой стене, и вода проходит нужный путь, осуществляя два-три поворота. Используют также двухступенчатые аэротенки, аэротенки-смешиватели, аэротенки-отстойники.

Активный ил – это хлопья ила заселенные микроорганизмами-минерализаторами, которые адсорбируют на своей поверхности и окисляют при наличии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости.

На поверхности хлопьев, между ними или внутри них обычно находятся разнообразные простые организмы, бактериальные клетки. Источником питания организмов активного ила служит загрязнение сточных вод.

Зависшие вещества, которые поступают в аэротенк, также сорбируются поверхностью активного ила. Частично вместе с бактериями они служат пищей простейших, а частично, под влиянием бактериальных ферментов, превращаются в раскрытые вещества и усваиваются микрофлорой.

Сточная вода, которая выходит из аэротенка, выносит весь активный ил, поэтому обязательным спутником аэротенка является вторичный отстойник, в котором активный ил осаждается, а потом его снова возвращают в цикл очистки. Конструкция вторичных отстойников не отличается от первичных. Время пребывания сточной жидкости зависит от способа биологической очистки и колеблется от 0,75 до 1,5 ч.

Обеззараживание сточных вод. Обеззараживание (дезинфекция) – завершающий этап обработки сточных вод. Выпуск в водные объекты даже биологически очищенных сточных вод неизбежно связанный с угрозой внесения в них патогенных бактерий и вирусов – возбудителей кишечных инфекций. Поэтому во всех случаях, если водоем в зоне действия сточных вод является источником питьевого или хозяйственного водоснабжения или местом купания, сточные воды нужно обеззараживать. Все предшествующие формы очистки хотя и снижают в разной мере начальное содержание микроорганизмов, не ликвидируют опасность заражения водоема. Только дренажная вода полей фильтрации и орошения не требует дезинфекции.

После биологической очистки воду дезинфицируют хлором или озоном.

Обезвреживание ила. Обезвреживание ила является обязательным элементом очистки сточных вод, поскольку в 1 г сырого осадка (ила) помещаются миллиарды сапрофитных бактерий, обязательно есть патогенная микрофлора и большое количество жизнеспособных яиц гельминтов.

Применяют особые методы и сооружения для обработки и обезвреживания осадков, которые получаются при разных способах очистки воды на очистительных канализационных станциях. Осадки выпадают в первых отстойниках, а также получают при биологической очистке сточных вод после биофильтров или чрезмерного активного ила после аэротенков.

Для обработки осадков сточных вод применяются гнилостные резервуары (септики), двухъярусные отстойники, а на больших станциях очистки – метантенки.

 Метантенк – это железобетонный резервуар цилиндрической формы с коническим дном. Ил на брожение поступает трубой в верхнюю часть метантенка, переработанный осадок выпускается снизу иловой трубой. Для ускорения процесса переработки осадка в метантенке его перемешивают и подогревают с помощью пара или горячей воды. Вследствие брожения получается газ (в основном метан), который собирается в газовом колпаке и отводится в газгольдер, а потом используется как топливо в котельной очистительной станции.

Обезвоживание ила. Для обезвоживания осадка его направляют на иловые площадки, где он поддается естественной сушке, после чего может быть утилизирован как хорошее органическое удобрение.

Иловые площадки – это неглубокие плоские бассейны, заполненные фильтровальным материалом (песок, щебень) разной крупности пластом толщиной 0,3-0,5 м. Ил на площадку напускают пластом 20-30 см. Благодаря дренирующему влиянию фильтровального материала он быстро подсыхает, а потом утилизируется. Дренажная вода от зброженого ила не требует очистки, ее направляют на хлорирование с общим потоком очищенной воды. Дренажная вода от свежего ила способная к загниванию, имеет высокую концентрацию загрязнений и ее следует обязательно возвращать на установки биологической очистки.

Обезвоживание осадка может проводиться и искусственным путем на вакуум-фильтрах, вакуум-прессах, центрифугах, термической сушкой и т.п..

Технологическая эффективность очистительных сооружений определяется сопоставлением проектных показателей степени очистки сточных вод с фактическими. При отсутствии проектных данных, а также при отклонении расхода и состава сточных вод, которые поступают на очистку, от проектных параметров разрабатываются нормативные показатели работы очистительных сооружений, которые включаются у ходатайства для получения разрешения на специальное водопользование.

Нововыстроенные очистительные сооружения работают эффективно, если показатели качества очищенных сточных вод отвечают проектным показателям. Эти показатели следует устанавливать  расчетным путем, исходя из состава сооружений, условий очистки, расхода и качественных характеристик стоков.

Фактические показатели эффективности очистки определяются на основе химических анализов среднесуточных проб стоков, отобранных в контрольных точках.

При необходимости оценки эффективности работы каждого отдельного сооружения (пескоулавливателей, отстойника, аэротенка), которые входят в состав очистительных сооружений, отбор проб проводится на входе и на выходе каждого сооружения и рассчитывается  относительно каждого отдельного этапа очистки.

Сточные воды предприятия химико-фармацевтической промышленности, которые загрязненные микроорганизмами, необходимо постоянно обеззараживать.

ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ пЕскоУЛАВЛИВАТЕЛЕЙ

Пескоулавливатели предназначенные для задержки крупных загрязняющих веществ, у основном неорганического происхождения (главным образом песок размерами  свыше 0,25 мм).

После прохождения сточной воды через пескоулавливатели, где она задерживается на 5-7 мин, ее химические показатели не изменяются, но в санитарном и технологическом отношении качество воды улучшается.

Величина фракций песка, который находится в сточных водах, в основном колеблется в границах 0,05-0,5 мм. Тем не менее, установлено, что не обязательно выделять весь песок для гарантированной и безопасной работы следующих очистительных сооружений, достаточно лишь удалять песок величиной 0,2-0,25 мм и больше. Песок более мелких фракций не мешает работе следующих стадий очистки и улавливается в первичных отстойниках.

Скорость движения сточных вод при максимальном притоке должна быть не более 0,3 м/с, а при минимальный – не менее 0,15 м/с.

Технологическая эффективность работы пескоулавливателей определяется количеством задержанного песка, а также содержанием в песке частичек фракциями 0,25 мм и более, зольности песка (осадка пескоулавливателей), наличием песка в осадке первичных отстойников.

При технологически эффективной работе пескоулавливателей процент задержания песка фракциями 0,25 мм и больше должен составлять не меньшее 70 %, зольность песка не менее 70 %, а содержание песка в осадке первичных отстойников не должно превышать    8 %.

 ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ  ПЕРВИЧНЫХ ОТСТОЙНИКОВ

Первичные отстойники предназначены для уменьшения концентрации нерастворимых загрязняющих веществ сточных вод, которые способные, в зависимости от удельного веса, оседать под действием силы тяготения или уплывать (зависшие вещества).  Отстойники бывают разных конструкций.

Технологическую эффективность работы первичных отстойников следует оценивать за отношением концентрации зависших и осевших веществ в приточной и исходной (освещенной) сточной воде (эффект осаждения), за абсолютной концентрацией указанных веществ в освещенной воде, а также за количеством и влажностью задержанного осадка.

Эффект осаждения в первичных отстойниках зависит в основном от исходных концентраций зависших и осевших веществ, их соотношение, времени отстаивания, температуры сточных вод, конструктивных особенностей сооружения.

Технологически эффективно работает такой отстойник, у которого фактический эффект освещения отличается от рассчитанного по данной методике не более , чем на 10 % в сторону уменьшения. Снижение эффективности работы отстойника допускается за счет ряда неучтенных факторов. Обычно в хорошо работающих вертикальных отстойниках при продолжительности пребывания 1,5 ч эффект задержания зависших веществ составляет близко 40 %, в радиальных и горизонтальных – близко 50 %. При увеличении времени отстаивание до 2-2,5 ч. Эффект осаждения соответственно увеличивается на 5-10 %.

 ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ  РАБОТЫ аЭротенкОв И БИОФИЛЬТРОВ

Аэротенки и биофильтры должны обеспечивать биологическую очистку вод от загрязняющих веществ в основном органического происхождения, которые находятся в зависшем, коллоидном состоянии или состоянии растворимости.

Очистка осуществляется сложной группировкой микроорганизмов: бактериями, простейшими, рядом высших организмов в условиях аэробиоза. При этом очистительное сооружение является биологической нишей с специфическими условиями существования, которые влияют на формирование биоценоза живых организмов. При стабильной работе очистительных сооружений биоценоз является стойкой саморегулированной системой с сформированными трофическими и другими связями, которые обеспечивают видовой состав и численность микроорганизмов, которые присутствуют в активном иле.

Технологическую эффективность работы аэротенков и биофильтров следует определять за качеством очищенной воды, выраженной обобщенным показателем – биологическим потреблением кислорода (БСК).

Технологически эффективно работающими аэротенками и биофильтрами следует считать такие, в которых  качество очищенной сточной воды за БСК5відст (устоявшейся) отличается от рассчитанной по данной методике не более, чем на 30 %. Снижение эффективности работы аэротенка и биофильтра на указанную величину допускается за счет ряда не учтенных в расчетах факторов.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

К СОСТАВУ И СВОЙСТВАМ ВОДЫ ВОДОТОКОВ

И ВОДОЕМОВ В МЕСТАХ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО, КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО И РЫБОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

(вытяг из Правил охраны поверхностных вод», 1991)

 

 

Примечание. Прочерк  –  значит, что показатель не нормируется.

 

 

Дополнение 2

НОРМАТИВЫ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО СОДЕРЖАНИЯ

ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ КОММУНАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ ПОЛНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

(вытянул из «Правил охраны поверхностных вод от

загрязнение обратными водами», 1999)

Правила обязательные для выполнения всеми предприятиями, учреждениями, организациями и гражданами – субъектами предпринимательской деятельности, деятельность которых относительно сброса обратных вод в водные объекты влияет или может повлиять на состояние поверхностных вод.

На участках водных объектов, которые находятся в пределах населенных пунктов, независимо от целей водопользования нормативы устанавливаются как для воды, которая используется для удовлетворения хозяйственно-бытовых потребностей.

Контрольный створ, в котором должны придерживаться санитарно-гигиенический и рыбохозяйственный нормативы качества воды, определяется в зависимости от конкретных условий, но не ниже 500 метров от места сброса обратных вод на участках водных объектов, которые используются для удовлетворения питьевых и хозяйственно-бытовых потребностей, на расстоянии одного километра выше от ближайшего по течению пункта водопользования, а на водоемах акватории – в радиусе одного километра от пункта водопользования.

Место сброса сточных вод должно находиться ниже пределу населенного пункта по течению водотока на расстоянии, которая исключает влияние згінно-нагінних явлений.

Сброс обратных вод в водные объекты допускается только при условии получения в установленном порядке разрешения на специальное водопользование. В этом разрешении также устанавливается предельный объем сброса загрязняющих веществ в водные объекты.

Необходима степень очистки обратных вод, которые смахивают в водные объекты, определяется нормативами предельно допустимого сброса (ГДС) загрязняющих веществ.

Для коммунальных сооружений полной биологической очистки сточных вод устанавливаются такие нормативы предельно допустимого содержания загрязняющих веществ (мг/л):

биохимическое потребление кислорода (Бск5) – не больше как 15;

химическое потребление кислорода – не больше как 80;

зависшие вещества – не больше как 15.

 

Дополнение 3

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО И КУЛЬТУРНО-БЫТОВОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

(вытянул из «Санитарных правил и норм охраны поверхностных вод вот загрязнения.

Санпин № 4630–88)

Сокращение:

ПДК – предельно допустимая концентрация;

С.-т. – санітарно–токсикологічний лимитирующий показатель вредности;

Орг. зап. – органолептический лимитирующий показатель вредности за  запахом;

Орг. присм. – органолептический лимитирующий показатель вредности  за  привкусом;

Заг. – общесанитарный лимитирующий показатель вредности.   

Классы  небеспечности:

И класс – чрезвычайно опасные вещества;

ІІ класс – высоко опасные вещества;

ІІІ класс – опасные вещества;    ІV класс – умеренно опасные вещества.       

Дополнение 4

ЗНАЧЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ  ВЕЩЕСТВ В

АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ

(вытянул из «Государственных санитарных правил охраны атмосферного воздуха населенных мест», 1997)

Дополнение 5

ЗНАЧЕНИЕ УСТАНОВЛЕННЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (КПД)

(Вытянул из  «Государственных санитарных правил охраны  атмосферного воздуха населенных мест

от загрязнения химическими и биологическими веществами” ДСП – 201–97»).

1. Перечень  веществ,  для которых при совместимом присутствии в атмосферном воздухе установлен эффект сумації биологического действия по Кпд ровным 1,0 (при расчете за формулой):

1. Ацетон, акролеин, фталевый ангидрид;

2. Ацетон и фенол;

3. Ацетон и ацетофенон;

4. Ацетон, фурфурол, формальдегид и фенол;

5. Аэрозоли п’ятиоксиду ванадия и окислов марганца;

6. Ацетальдегид и вінілацетат;

7. Аэрозоли п’ятиоксиду ванадия и серистый ангидрид;

8. Аэрозоли п’ятиоксиду ванадия и триоксида хрома;

9. Азоту диоксид, гексен, серистый ангидрид, окисел углерода;

10. Акриловая и метакриловая кислота;

11. Акриловая и метакриловая кислота, бутилакрилат, бутилметакрилат; метилакрилат, метилметакрилат.

12. Ацетон, трикрезол, фенол;

13. Аммиак, сероводород;

14. Аммиак, сероводород, формальдегид;

15. Аммиак, формальдегид;

16. Азоту диоксид и окисел, мазутная вода, серы диоксид;

17. Бензол и ацетофенон;

18. Валериановая, капроновая и масляная кислота;

19. Вольфрамовый и серистый ангидрид;

20. Гексахлоран и фазолон;

21. 2,3-Дихлор-1, 4-нафтахінон и 1,4 -нафтахінон;

22. 1,2-Дихлорпропан, 1,2,3-трихлорпропан, и тетрахлорэтилен;

23. Iзопропілбензол и гидроперекись изопропилбензола;

24. Iзобутенілкарбінол и диметилвінілкарбінол;

25. Метилдигидропиран и метилентетрагідропіран;

26. Мышьяковистый ангидрид и свинцу ацетат;

27. Мышьяковистый ангидрид и германий;

28. Моно-, ди-, и пропіламіни;

29. Озон, диоксид азоту, формальдегид;

30. Окисел углерода, диоксид азота, формальдегид, гексан;

31. Окисел углерода и пил цементного производства;

32. Уксусная кислота и уксусный ангидрид;

33. Пропионовая кислота и пропионовый альдегид;

34. Свинцу окисел и серы диоксид;

35. Сероводород и формальдегид;

36. Серистый ангидрид и аэрозоль серной кислоты;

37. Серистый ангидрид и никель металлический;

38. Серистый ангидрид и сероводород;

39. Серистый ангидрид, окисел углерода, фенол и пыль конверторного производства;

40. Серистый ангидрид, окисел углерода, фенол и пыль конвертного производства;

41. Серистый ангидрид, окисел углерода, диоксид азота и фенол;

42. Серистый ангидрид и фенол;

43. Серистый ангидрид и фтористый водород;

44. Серный и серистый ангидрид, аммиак и окислы азота;

45. Сероводород и дініл;

46. Сильные минеральные кислоты (серная, соляная и азотная);

47. Сернокислые медь, кобальт, никель и серистый ангидрид;

48. Фенол и ацетофенон;

49. Фурфурол, метиловый и этиловый спирты;

50. Циклогексан и бензол;

51. Этилен, пропилен, бутилен и амілен.

    

II. Перечень веществ,  для которых при общем присутствии в атмосферном воздухе установлен эффект неполной сумації  биологического действия

а) из Кпд ровным – 1,6 (при расчете за формулой):

 

   

 52. Вольфрамат натрия, парамолібдат аммонию, свинцу ацетат;

 

б) из Кпд ровным 2,0 (при расчете за формулой):

 

   

 

    53. Вольфрамат натрия,  мышьяковистый ангидрид,  парамолібдат аммонию, свинцу ацетат;

 

в) из Кпд ровным 2,5 (при расчете за формулой):

 

 

 

    54. Вольфрамат натрия, германия диоксид, мышьяковистый ангидрид, парамолібдат аммонию, свинцу ацетат;

    

III. Перечень веществ, для которых при общем присутствии в атмосферном воздухе установлен эффект усиления (потенцирование) биологического действия по Кпд ровным 0,8 (при расчете за формулой):

 

 

55. Бутилакрилат и метилакрилат;

56. Фтористый водород и фтористые соли.

    

IУ. Перечень веществ,  для которых при общем присутствии в атмосферном воздухе установлен эффект  независимого  биологического  действия (сохраняются ПДК каждого вещества):

57. Гексиловий, октиловий спирты (Кпд – 2);

58. Серы диоксид, цинку окисел (Кпд – 2).

Очистка сточных вод осуществляется механическим, физико-химическим и биологическим методами. Для ликвидации бактериального загрязнения применяется обеззараживание сточных вод (дезинфекция).

Метод механической очистки. Суть метода заключается в механическом удалении из сточных вод нерастворимых примесей. Для механической очистки применяют специальные сооружения. Крупные примеси размером больше 5 мм задерживают на решетках, более мелкие вылавливают ситами.

Для задержки минеральных загрязнений сточных вод, преимущественно песка, служат пескоуловители, а загрязнений, которые всплывают на поверхность, – жироуловители, масло- и нефтеуловители, смолоуловители.

В горизонтальных или вертикальных отстойниках  проходит осаждение зависших веществ с удельным весом больше единицы, а легкие вещества всплывают на поверхность воды отстойников.

Широко используются также радиальные отстойники, отстойники-септики, двухъярусные отстойники. Механической очисткой можно достичь удаления из бытовых сточных вод до 60 % нерастворимых примесей, а из производственных – до 95 %.

Метод физико-химической очистки. Химическая очистка сточных вод заключается в добавлении к ним таких химических реагентов, которые вступают в реакцию с загрязняющими веществами, способствуют удалению нерастворимых и частично растворимых веществ. Из химических методов очистки  используются: нейтрализация, окисление, коагуляция, сорбция, флотация, ионный обмен, мембранные методы и тому подобное. Эти методы дают возможность уменьшить количество нерастворимых загрязняющих веществ сточных вод до  95 % и растворимых до 25 %.

Метод биологической очистки. Суть биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений сточных вод с помощью аэробных биохимических процессов. В результате биологической очистки вода становится прозрачной, не загнивающей, содержит растворимый кислород и нитраты.

Технически организация процесса биологической очистки основана на моделировании естественных условий и по этому принципу методы и сооружения биологической очистки разделяют на  две группы:

а) биологическая очистка, которая воспроизводит ход процесса минерализации в почвенных условиях (поля фильтрации, поля орошения, биологические фильтры);

б) биологическая очистка, которая воспроизводит ход процесса минерализации в водной среде (биологические ставки, аэротенки)

Использование почвенных методов основано на его способности раскладывать органические вещества. Эффект очистки достигается за счет жизнедеятельности микрофлоры, которая населяет почву.

Биофильтрами  называются сооружения, в которых биологическая очистка сточных вод осуществляется при их фильтрации через слой грубодисперсного материала. Поверхность зерен этого материала покрыта биологической пленкой, заселенной аэробными микроорганизмами.

Аэротенки  представляют собой железобетонные резервуары, через которые медленно протекают и поддаются аэрации стоковые воды, смешанные с активным илом.

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности микрофлоры активного илу в аэротенк непрерывно подается сдавленный воздух, который влечет перемешивание сточной воды и активного ила, который обеспечивает лучший и непрерывный контакт компонентов. Размеры аэротенков: глубина 3–5 м, ширина – 8 м, длина – несколько десятков метров. Для компактности вместо прямого длинного коридора создаются параллельные отрезки с перегородками, которые не доходят до противоположной короткой стены, и вода проходит нужный путь, осуществляя два-три поворота. Используют также двухстепенные аэротенки, аеротенки–смесители, аэротенки-отстойники.

Активный ил – это хлопья ила заселенные микроорганизмами-минерализаторами, которые адсорбируют на своей поверхности и окисляют при наличии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости.

На поверхности хлопьев, между ними или внутри них обычно находятся разнообразные простые организмы, бактериальные клетки. Источником питания организмов активного илу служит загрязнение сточных вод.

Растворенные органические вещества переносятся ферментами-пермеазами внутрь бактериальных клеток, где они поддаются разрушению и перестройке.

Зависшие вещества, которые поступают в аэротенк, также сорбуються поверхностью активного ила. Частично вместе с бактериями они служат едой самых простых, а частично, под воздействием бактериальных ферментов, превращаются в растворенные вещества и усваиваются микрофлорой.

Сточнаяй вода, которая выходит из аэротенка, выносит весь активный ил, потому обязательным спутником аэротенка является вторичный отстойник, в котором активный ил осаждается, а затем его опять возвращают в цикл очистки. Конструкция вторичных отстойников не отличается от первичных. Время пребывания сточной жидкости зависит от способа биологической очистки и колеблется от 0,75 до 1,5 час.

Обеззараживание сточных вод. Обеззараживание (дезінфекція) – завершающий этап обработки сточных вод. Выпуск в водные объекты даже биологически очищенных сточных вод неминуемо связанный с угрозой внесения в них патогенных бактерий и вирусов – возбудителей кишечных инфекций. Поэтому во всех случаях, когда водоем в зоне действия сточных вод является источником питьевого или хозяйственного водоснабжения или местом купания, сточные воды нужно обеззараживать. Все предыдущие формы очистки хотя и снижают в разной мере начальное содержание микроорганизмов, не ликвидируют опасность заражения водоема. Только дренажная вода полей фильтрации и орошения не нуждается в дезинфекции.

После биологической очистки воду дезинфицируют хлором или озоном.

Обезвреживание ила. Обезвреживание илу является обязательным элементом очистки сточных вод, поскольку в 1 грамм сырого осадка (ила) содержатся миллиарды сапрофитных бактерий, обязательно есть патогенная микрофлора и большое количество жизнеспособных яиц гельминтов.

Применяют особенные методы и сооружения для обработки и обезвреживания осадков, которые образуются при разных способах очистки воды на очистительных канализационных станциях. Осадки выпадают в первых отстойниках, а также получаются при биологической очистке сточных вод после биофильтров или избыточного активного илу после аэротенков.

Для обработки осадков сточных вод применяются гнилостные резервуары (септики), двухъярусные отстойники, а на больших станциях очистки – метантенк.

 Метантенк – это железобетонный резервуар цилиндровой формы с коническим дном. Ил на брожение поступает трубой в верхнюю часть метантенка, переделанный осадок выпускается снизу мулиной трубой. Для ускорения процесса переработки осадка в метантенке его перемешивают и подогревают с помощью пары или горячей воды. В результате брожения образуется газ (в основном метан), который собирается в газовом колпаке и отводится в газгольдер, а затем используется в качестве топливо в котельной очистительной станции.

Обезвоживание ила. Для обезвоживания осадка его направляют на иловые площадки, где он поддается естественной сушке, после чего может быть утилизируемым как хорошо органическое удобрение.

Иловые площадки – это неглубокие плоские бассейны, заполненные фильтровальным материалом (песок, щебень) разной крупности слоем толщиной 0,3–0,5 м. Ил на площадку напускают слоем 20–30 см. Благодаря дренирующему влиянию фильтровального материала он быстро подсыхает, а затем утилизируется. Дренажная вода от зброженого ила не нуждается в очистке, ее направляют на хлорирование с общим потоком очищенной воды. Дренажная вода от свежего ила способная к загниванию, имеет высокую концентрацию загрязнений и следует обязательно возвращать на установки биологической очистки.

Обезвоживание осадка может проводиться и искусственным путем на вакуум-фильтрах, вакуум-прессах, центрифугах, термической сушкой и тому подобное.

Технологическая эффективность очистительных сооружений определяется сопоставлением проектных показателей степени очистки сточных вод с фактическими. При отсутствии проектных данных, а также при отклонении розходу и составлю сточных вод, которые поступают на очистку, от проектных параметров разрабатываются нормативные показатели работы очистительных сооружений, которые включаются в ходатайство для получения разрешения на специальное водопользование.

Нововыстроенные очистительные сооружения работают эффективно, если показатели качества очищенных сточных вод отвечают проектным показателям. Эти показатели следует устанавливать  расчетным путем, выходя из состава сооружений, условий очистки, розходу и качественных характеристик стоков.

Фактические показатели эффективности очистки определяются на основе химических анализов среднесуточных проб стоков, отобранных в контрольных точках.

При необходимости оценки эффективности работы каждого отдельного сооружения (пісковловлювача, отстойника, аэротенка), которые входят в состав очистительных сооружений, отбор проб проводится на входе и на выходе каждого сооружения и рассчитывается  относительно каждого отдельного этапа очистки.

Сточные воды предприятия химико-фармацевтической промышленности, которые загрязнены микроорганизмами, необходимо постоянно обеззараживать.

 Оценка технолПісковловлювач:- ефективністьогічної эффективности работы пісковловлювачів

Писковловлювачи пПісковловлювач:- призначенняризПісковловлювач:- ефективність:– оцінканачені для задержки крупных загрязняющих веществ, в основном неорганического происхождения (главным образом песок размерами  свыше 0,25 мм).

После прохождения сточной воды через пісковловлювачі, где она задерживается на 5–7 хв, ее химические показатели не изменяются, но в санитарном и технологическом отношении качество воды улучшается.

Величина фракций песка, который находится в сточных водах, в основном колеблется в пределах 0,05–0,5 мм Однако, установлено, что не обязательно выделять весь песок для гарантированной и безопасной работы следующих очистительных сооружений, достаточно лишь удалять песок величиной 0,2–0,25 мм и больше. Песок в первичных отстойниках.

Скорость движения сточных вод при максимальном приливе должна быть не более мелкие фракции не мешает работе следующих стадий очистки и улавливается больше 0,3 м/с, а при минимальном – не менее 0,15 м/с.

Технологическая эффективность работы пісковловлювачів определяется количеством задержанного песка, а также содержанием в песке частиц фракциями 0,25 мм и больше, зольности песка (осадку пісковловлювачів), наличием песка в осадке первичных отстойников.

При технологически эффективной работе пісковловлювачів процент задержания песка фракциями 0,25 мм и больше должен составлять не менее 70 %, зольность песка не менее 70 %, а содержание песка в осадке первичных отстойников не должно превышать     8 %.

 Оценка технологической эффективности работы  первичных отстойников

Первичные отстойники Відстійник:- первинний:– призначенняпредназначенные для уменьшения концентрации нерастворимых загрязняющих веществ сточных вод, которые способны, в зависимости от удельного веса, оседать под действием силы притяжения или всплывать (зависшие вещества).  Отстойники бывают разных конструкций. На рис. 8 показан общий вид горизонтального отстойника, а на рис. 9  – его схема.

Технологическую ефективністВідстійник:- первинний:– ефективністьь работы первичных отстойников следует оценивать за отношением концентрации зависших и оседлых веществ в приточной и исходной (освещенной) сточной воде (эффект осаждения), за абсолютной концентрацией указанных веществ в освещенной воде, а также за количеством и влажностью задержанного осадка.

Эффект осаждения в первичных отстойниках зависит в основном от исходных концентраций зависших и оседлых веществ, их соотношения, времени отстаивания, температуры сточных вод, конструктивных особенностей сооружения.

Технологически эффективно работает такой отстойник, в которого фактический эффект освещения отличается от рассчитанного за данной методикой не больше, чем на 10 % в сторону уменьшения. Снижение эффективности работы отстойника допускается за счет ряда неврахованих факторов. Обычно в хорошо работающих вертикальных отстойниках при длительности пребывания 1,5 год эффект задержания зависших веществ составляет около 40 %, в радиальных и горизонтальных – около 50 %. При увеличении времени отстаивания до 2–2,5 час. Эффект осаждения соответственно увеличивается на 5–10 %.

 Оценка технологической эффективности  работы аэротенков и биофильтров

Аэротенки и биофильтры должны обеспечивать биологическую очистку вод от загрязняющих веществ в основном органического происхождения, которые находятся в зависшем, коллоидном состоянии или состоянии растворимости.

Очистка осуществляется сложной группировкой микроорганизмов: бактериями, самыми простыми, рядом высших организмов в условиях аэробиоза. При этом очистительное сооружение является биологической нишей со специфическими условиями существования, которые влияют на формирование биоценоза живых организмов. При стабильной работе очистительных сооружений биоценоз является стойкой саморегульованою системой с сформированными трофическими и другими связками, которые обеспечивают видовой состав и численность микроорганизмов, которые присутствуют в активном иле.

Технологическую эффективность работыАеротенк:- ефективність роботи аэротенков и биофильтров следует определять по качеству очищенной воды, выраженной обобщенным показателем – биологическим потреблением кислорода (БСК).

Технологически эффективно работающими аэротенками и биофильтрами следует считать такие, в которых  качество очищенной сточной воды за Бск5видст (отстоянной) отличается от рассчитанной за данной методикой не больше, чем на 30 %. Снижение эффективности работы аэротенка и биофильтра на указанную величину допускается за счет ряда не учтенных в расчетах факторов.

Оценка технологической эффективности работы вторичных отстойников и илоущільнювачів

Вторичные Відстіник:- вторинний:– призначенняотстойники должны обеспечивать удаление активное илу и биопленки из очищенной воды. Качество работы вторичных отстойников, которые являются завершающим этапом очистки сточных вод на станциях аэрации, в значительной степени определяет эффективность работы станции в целом.

ТехнологическуюВідстійник:- вторинний:– ефективність роботи эффективность работы вторичных отстойников оценивают за концентрацией остаточной части активного илу и биопленки в очищенной воде.

Вынос активный илу и биопленки (зависших веществ) из вторичных отстойников с очищенной водой в зависимости от Бск5 отстоянной очищенной воды и времени отстаивания в отстойнике следует определять при  таблах. 1.

 

Таблица 1

Величина выноса активного илу из вторичных отстойников

 

 

Табл. 1 составленная за формулой:

 

                                         (9)

 

где  – вынос активный илу с очищенной водой, мг/л;    – Бск5  отстоянной очищенной воды, мг/л; Т – время пребывания воды в отстойнике, час.

Таблицей можно пользоваться при мулином индексе не больше 150 см3/г и отсутствии процесса денітрифікації во вторичных отстойниках.

Технологически Відстійник:- вторинний:– оцінка ефективностіэффективно работающими вторичными отстойниками следует считать такие, в которых вынос активный илу не превышает рассчитанную за данной методикой величину больше, чем на 10 %.

Мулоущильнювачи должны обеспечивать максимальное уменьшение объема избыточного активного илу, который удаляется на дальнейшую обработку.

Технологическую эффективность работы мулоущільнювачів оценивают за влажностью плотнящего илу и качеством мулиной воды. Недостаточная эффективность работы сооружения относительно уплотнения активного илу приводит к увеличению объема сооружений из обработки осадка.

Технологически эффективно работающие мулоущільнювачі активного илу должны обеспечивать влажность плотнящего илу в вертикальных мулоущільнювачах 96–98 % (при длительности уплотнения t = 10–12 год) и радиальных – 96,5–97,5 % (при t = 9–11 год).