Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Контрольная работа по экологии. 7

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЕ «ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Контрольная работа № 1

по дисциплине "Основы экологии и энергосбережения"

студента II курса заочного отделения

группы ЗМн-28

Петушковой Марии Сергеевны

зачетная книжка № 111837

домашний адрес: 211030, г.Орша,

ул. Кирова, д.7, ком.436

Витебск, 2012

Оглавление

1. Гидросфера. Общая характеристика. Антропогенное загрязнение. Нормирование основных параметров качества водоемов. 3

1.1. Значение воды в биосфере 3

1.2. Гидросфера. Общая характеристика 3

1.3. Сточные воды и их характеристика. Загрязнение воды. 4

1.4.Нормирование параметров качества воды 6

1.5. Самоочищение водоемов 7

2. Энергетический баланс 8

2.1. Энергетическое хозяйство предприятия 8

2.2. Понятие и виды энергетического баланса 10

2.3. Расчетный анализ энергетических балансов 13

3. Практическое задание 14

Список используемых источников 17

1. Гидросфера. Общая характеристика. Антропогенное загрязнение. Нормирование основных параметров качества водоемов.

1.1. Значение воды в биосфере

Значение воды в биосфере огромно: вода является универсальным растворителем; большинство химических реакций осуществляется в водных растворах, в воде происходит диссоциация соединений, вода обладает огромной теплоемкостью, тепло - и электропроводностью.

Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Вода - основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном движущем процессе на Земле - фотосинтезе. Вода присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.

В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В 1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.

1.2. Гидросфера. Общая характеристика

Гидросфера (в переводе с греч. hydro — вода и sphaira — шар) — водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% — подземные воды, около 2% — ледники, 0,02% — воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли — свыше 1 миллиарда 500 миллионов км³. Из них в океанах и морях — 1370 миллионов км³, в подземных водах — около 60 миллионов км³ в виде льда и снега — около 30 миллионов км³, во внутренних водах — 0,75 миллиона км³, а в атмосфере — 0,015 миллиона км³.

Объем гидросферы постоянно меняется. По расчетам ученых, 4 миллиарда лет назад ее объем составлял всего 20 миллионов км³, то есть был почти в 7 тысяч раз меньше современного. В будущем количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать, если учесть, что объем воды в мантии Земли оценивается в 20 миллиардов км³ — это в 15 раз больше современного объема гидросферы. Полагают, что поступление воды в гидросферу будет осуществляться из глубинных слоев Земли и при вулканических извержениях.

По данным, учитывающим только разведанные запасы подземной воды, на пресную воду на всей планете приходится только 2,8%; из них 2,15% находится в ледниках и только 0,65% в реках, озерах, подземных водах. Главная масса воды (97,2%) — соленая. Гидросфера — единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды — за 5 тысяч лет, озера — за 300 дней, реки — за 12 дней, водяной пар в атмосфере — за 9 дней, а воды Мирового океана — за 3 тысячи лет.

Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле; с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки.

За геологическую историю в гидросфере происходили значительные изменения, однако известно о них мало. Подсчитано, что в ледниковые периоды резко возрастало количество льда, и за счет этого происходило уменьшение объема и понижение уровня Мирового океана на десятки метров. В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и размерам преобразованиями, связанными с технической деятельностью человека. Ежегодно используется около 5 тысяч км³ воды, а загрязняется в 10 раз больше. Некоторые страны начали испытывать нехватку пресной воды. Это не означает, что ее на Земле мало: просто человек еще не научился ее рационально использовать.

Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.

1.3. Сточные воды и их характеристика. Загрязнение воды.

Сточные воды – воды, загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и других населённых мест.

Сточные воды, в зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей), подразделяются на 3 основных категории:

бытовые (хозяйственно-фекальные),
производственные (промышленные),
атмосферные.

К бытовым сточным водам относят воды, удаляемые из туалетных комнат, ванн, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц. Они загрязнены в основном физиологическими отбросами и хозяйственно-бытовыми отходами. Производственными сточными водами являются воды, использованные в различных технологических процессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждения тепловых агрегатов и т.п.), а также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых.

Производственные сточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены главным образом отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырьё). В зависимости от количества примесей производственные сточные воды. подразделяют на:

загрязнённые, подвергаемые перед выпуском в водоём (или перед повторным использованием) предварительной очистке;
условно чистые (слабо загрязнённые), выпускаемые в водоём (или вторично используемые в производстве) без обработки.

Атмосферные сточные воды - дождевые и талые (образующиеся в результате таяния льда и снега) воды. По качественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды от поливки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и производственные сточные воды.

Степень загрязнённости сточных вод в. оценивается концентрацией примесей, т. е. их массой в единице объёма (в мг/л или г/м.3).

Состав бытовых сточных вод более или менее однообразен; концентрация загрязнений в них зависит от количества расходуемой (на одного жителя) водопроводной воды, т. е. от нормы водопотребления. Загрязнения бытовых сточных вод обычно подразделяют на:

нерастворимые, образующие крупные взвеси (в которых размеры частиц превышают 0,1 мм),
суспензии, эмульсии и пены (в которых размеры частиц составляют от 0,1 мм до 0,1 мкм),
коллоидные (с частицами размером от 0,1 мкм до 1 нм), растворимые (в виде молекулярно-дисперсных частиц размером менее 1 нм).

Различают загрязнения бытовых сточных вод:

минеральные,
органические,
биологические.

К минеральным загрязнениям относятся песок, частицы шлака, глинистые частицы, растворы минеральных солей, кислот, щелочей и многие др. вещества.

Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей, бумага, растительные масла и пр. Основной химический элемент растительных загрязнений - углерод. Загрязнениями животного происхождения являются физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.

К биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные (возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др.). Этот вид загрязнений свойствен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видам производственных сточных вод, образующимся, например, на мясокомбинатах, бойнях, кожевенных заводах, биофабриках и т.п. По своему химическому составу они являются органическими загрязнениями, но их выделяют в отдельную группу ввиду санитарной опасности, создаваемой ими при попадании в водоёмы.

В бытовых сточных водах минеральных веществ содержится около 42% (от общего количества загрязнений), органических - около 58%; осаждающиеся взвешенные вещества составляют 20%, суспензии - 20%, коллоиды - 10%, растворимые вещества - 50%. Количество бытовых сточных вод зависит в основном от нормы водоотведения, которая, в свою очередь, определяется степенью благоустройства зданий.

Состав и степень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны и зависят главным образом от характера производства и условий использования воды в технологических процессах.

Количество атмосферных вод меняется в значительных пределах в зависимости от климатических условий, рельефа местности, характера застройки городов, вида покрытия дорог и др.

1.4.Нормирование параметров качества воды

Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводится в соответствии с санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения СанПиН №4630-88. Согласно указанным правилам, все водоемы делятся на две категории:

водоемы питьевого и культурно-бытового назначения;
водоемы рыбохозяйственного назначения.

Правила устанавливают нормируемые значения для следующих параметров воды водоемов:

содержание плавающих примесей и взвешенных веществ,
органолептические показатели (запах, привкус, окраска),
температура воды,
значение рН,
состав и концентрации минеральных примесей,
количество растворенного в воде кислорода,
биохимическая потребность воды в кислороде,
химическая потребность воды в кислороде,
состав и предельно допустимая концентрация ядовитых, вредных веществ и болезнетворных бактерий.

ПДК_В (г/м³) - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоемов питьевого и культурно-бытового водопользования. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, а также не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Органолептическими показателями, характеризующими качество воды водоемов, являются запах, привкус, окраска.

Значение рН характеризует кислотные свойства среды. Нейтральными считаются воды с рН, находящейся в пределах от 6,5 до 8,5.

Общий уровень загрязнения водоемов может характеризоваться количеством кислорода, расходуемым на окисление загрязнителей. При этом различают биохимическую (БПК) и химическую (ХПК) потребности в кислороде.

Под БПК (мг О₂/л) понимается такое количество кислорода в воде, которое требуется живым организмам для окисления органических загрязнителей, присутствующих в воде, за определенный промежуток времени. Процесс биохимического окисления протекает медленно, поэтому БПК записывается с индексом, обозначающим количество суток, в течение которых шло окисление: БПК₅, БПК₁₀ и т.д. Причем БПК₅ < БПК₁₀. С увеличением индекса БПК стремится к какой-то предельной величине. Эту максимальную величину называют полной биохимической потребностью (БПК_П).

Под ХПК понимается величина, характеризующая общее содержание в воде восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК выражается количеством кислорода, эквивалентным количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. На практике в качестве окислителя могут использоваться хлор, озон и другие вещества.

С целью обеспечения норм качества воды водоемов для каждого источника сброса устанавливается предельно допустимый сброс (ПДС). % ПДС (г/час) - это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контролируемом пункте, которая устанавливается с учетом:

норм ПДК в местах водопользования,
«ассимилирующей способности водного объекта,
оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

1.5. Самоочищение водоемов

Интереснейшими явлениями природы являются способность водоемов к самоочищению и установление в них так называемого биологического равновесия. Оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранительных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.

Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочищения протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультрафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды. Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ.

В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Двустворчатые моллюски - постоянные обитатели водоемов - являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод.

2. Энергетический баланс

2.1. Энергетическое хозяйство предприятия

Энергетическое хозяйство предприятия. Составление и анализ энергетических балансов - важнейший элемент энергетического менеджмента предприятия. Анализ энергобалансов дает возможность установить фактическое состояние использования энергоресурсов в отдельных элементах предприятия и на предприятии в целом. Объектом подобного анализа является система энергоснабжения промышленного предприятия.

Энергетическое хозяйство предприятия включает два сектора: систему энергоснабжения предприятия и потребителей энергии (рис.2.1.1.).

Рис. 2.1.1.Укрупненная схема энергосбережения и потребления энергии предприятием

Система энергоснабжения служит для надежного удовлетворения потребностей предприятия в необходимых видах энергии нужных параметров и качества. Общие принципы построения систем энергоснабжения одинаковы для любых предприятий и различаются только количеством включенных в них компонентов.

Необходимые виды энергии и энергоносителей могут поставляться предприятию через централизованное энергоснабжение (рис. 2.1.2).

Рис. 2.1.2. Система централизованного энергоснабжения промышленных предприятий

К ним относятся электроэнергия, теплота и органическое топливо. Источником энергии может также служить непосредственно окружающая среда с потоками прямой или преобразованной энергии Солнца, а также энергия недр Земли. Кроме того, для нормального функционирования энергетического хозяйства предприятия используются вода и воздух из водных и воздушных бассейнов Земли.

На следующей ступени системы энергоснабжения энергетические потоки при необходимости могут быть преобразованы в другие виды энергии или изменить свои параметры в соответствии с условиями эксплуатации потребляющих устройств.

Преобразование энергии осуществляется на ТЭЦ, в котельных, на компрессорных станциях, в холодильных установках, на тепловых пунктах, трансформаторных подстанциях и других объектах, которые входят в энергетическое хозяйство предприятия (рис. 2.1.3).

Следует отметить, что в большинстве случаев размещение источников энергии и потребителей не совпадает. Поэтому энергетическое хозяйство предприятия должно включать разветвленную систему передачи и распределения энергии. В качестве источников энергии на предприятии могут служить также энергетические отходы (вторичные энергетические ресурсы). Эти отходы могут быть непосредственно готовыми к применению или использоваться после их преобразования. Данный вопрос рассматривается в следующей главе.

Основными потребителями энергии на предприятии являются:

технологические потребители, непосредственно связанные с выпуском готовой продукции или оказанием услуг;
системы освещения;
системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;
горячее и холодное водоснабжение.

Технологические потребители в зависимости от отрасли промышленности и сферы услуг существенно отличаются друг от друга, хотя имеются и идентичные, например электропривод устройств, механизмов и агрегатов. В то же время вспомогательные потребители имеют общую основу и отличаются лишь деталями, учитывающими специфику производства. В целом энергетическое хозяйство предприятия представляет собой сложную разветвленную структуру, характеризующуюся взаимосвязанными энергетическими и материальными потоками различного вида и назначения.

Рис. 2.1.3. Схема энергосистемы промышленного предприятия:

ТУ - технологические установки; УУ - утилизационные установки; ТП - трансформаторная подстанция; ТПУ - теплоузел; НС - насосная подстанция; ГРП - газорегуляторный пункт.

2.2. Понятие и виды энергетического баланса

Энергобаланс — баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и Потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии в производстве.

Энергобаланс является отражением закона сохранения энергии в условиях конкретного производства.

Энергетический баланс (энергобаланс) состоит из приходной и расходной частей.

Приходная часть энергобаланса содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей (ископаемое топливо и ядерное горючее, газ, пар, вода, воздух, электрическая энергия). Расходная часть энергобаланса определяет расход энергии всёх видов во всевозможных ее проявлениях, потери при преобразовании энергии одного вида в другой при ее транспортировке, а также энергию накапливаемую в специальных устройствах.

По классификационным признакам энергобалансы промышленных предприятий могут быть разделены:

по назначению - на отчетные и плановые;
по видам энергоносителей - на частные (по отдельным видам топлива и энергии) и сводные;
по объектам изучения - на балансы отдельных видов технологического оборудования, цехов и предприятия в целом;
по принципам составления - на аналитические, синтетические, нормализованные и оптимальные;

Отчетные балансы отражают фактические показатели производства и потребления энергии и топлива в истекшем периоде и фактический качественный уровень их использования. В основе этих балансов можно контролировать энергопотребление предприятия и выполнение соответствующих плановых показателей; получать сгруппированную по отраслям, районам и стране информацию о структуре производства энергетических ресурсов, эффективности их использования, расходах энергоресурсов на производство важнейших продуктов народного хозяйств, а также о межрайонных перетоках топлива и энергии и сетях, формирующих энергетический блок межотраслевого баланса.

Отчетный баланс в синтетическом виде показывает распределение подведенных и произведенных энергоносителей между различными потребителями предприятия. Это наиболее простая форма балансов. Их разрабатывают ежегодно, что позволяет получить информацию о динамике структуры и тенденциях развития энергетического хозяйства.

Статистическая отчетность по энергетическому хозяйству промышленных предприятий, на основе которой составляются синтетические балансы, включает в себя следующие показатели:

суммарный расход условного топлива, теплоты и электроэнергии на производство основных видов продукции и в целом по предприятию;
виды энергоресурсов, их количество и распределение по укрупненным группам технологических процессов;
количество выпущенной продукции с выделением наиболее энергоемких ее видов;
удельные расходы топлива и энергии на производство основных видов продукции;
состав энергетического оборудования.

На основе анализа этой информации могут быть исследованы связи энергетики и основного производства, влияние энергетики на основные показатели хозяйственной деятельности предприятия - рентабельность, производительность труда, себестоимость продукции и т. д.

Аналитические балансы отражают глубину и характер использования подведенных энергоносителей. Трудность составления этих балансов заключается в том, что отсутствует четкое определение полезной энергии, так как ее количественная оценка зависит от выбора места сечения энергетического потока.

Разность между количествами подведенной и полезной энергии, полученной от установки, составляет энергетические потери. Большинство статей энергетических потерь определяется расчетом, поэтому аналитические балансы в известной мере условны. Для количественной оценки энергетических потерь составляют частные энергетические балансы энергий - тепловой, электрической, гидравлической и механической.

Плановые балансы являются основной формой планирования энергопотребления и энергоиспользования на предприятии. Задача разработки этих балансов состоит в том, чтобы обосновать плановую потребность предприятия в топливе и энергии для выполнения производственной программы по выпуску продукции. Плановые балансы являются обоснованием для рационализации способов покрытия потребностей предприятия в результате использования побочных энергоресурсов и выработки электроэнергии на собственных генерирующих установках.

Плановые балансы разрабатывают на основе анализа отчетных балансов отдельных процессов, цехов и предприятия в целом. При этом выявляют и оценивают энергетические потери и резервы экономии энергоресурсов, а также определяют мероприятия по нормализации скрытых резервов экономии топлива и энергии.

Составленные на основе аналитических плановые балансы с учетом технических мероприятий по рационализации энергохозяйства называются нормализованными балансами. Они составляются с учетом:

а) дальнейшего совершенствования балансов агрегатов и процессов в результате сокращения потерь, интенсификации режима работы, рационализации энергоиспользования, внедрения новой техники и технологии;

б) ликвидации прямых потерь топлива и энергии на всех стадиях процесса производства, распределения и использования энергии;

в) определения наиболее рациональных направлений использования побочных энергоресурсов;

г) выбора наиболее рациональных энергоносителей для данного предприятия и района его размещения.

Таким образом, нормализованный баланс дает представление о прогрессивных изменениях в технологии и организации производства с учетом их влияния на энергобаланс, что способствует дальнейшему совершенствованию схемы энергоснабжения предприятия.

При составлении нормализованных балансов исходят из прогрессивных нормативов полезного потребления и потерь энергии, соответствующих оптимальным условиям производства. На основе этих балансов составляют планы организационно-технических мероприятий.

Оптимальные балансы. Основная задача этого баланса заключается в определении такого варианта энергоснабжения различных потребителей предприятия, при котором план выпуска продукции выполняется с минимальными денежными затратами.

В отличие от нормализованных оптимальные балансы учитывают технико-экономические характеристики энергоснабжения района размещения предприятия. Основными показателями для составления оптимальных балансов являются затраты на топливо и энергию в технологических и энергетических процессах производства.

Оптимальные балансы составляют обычно на 3-5 лет. Учет изменения технико-экономических показателей производства, количества и вида используемых энергоносителей и других факторов за такой промежуток времени довольно сложная задача, успешное решение которой требует использования современной вычислительной техники и математических методов.

В последние годы все большую популярность получает эксергитический баланс промышленных предприятий. Это объясняется тем, что при оценке энергетической эффективности на основе теплового баланса не учитываются качественные различия отдельных видов энергии; поэтому такая оценка оказывается недостаточной для анализа эффективности энергоиспользования сложных систем, включающих электрическую энергию, топливо и тепловую энергию различных параметров.

Контрольная работа по экологии. 7 📙 Контрольная → 🆔 76539