Системы защиты среды обитания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ  «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

(МИИТ) 
 
 

Курсовая  работа

По дисциплине:  «Системы защиты среды обитания»  
 
 

                                       
 
 

                                                        Выполнил: студентка IV курса

                                                                     Лапинскене Е. В.

                                                                     Группа ИЖБЖ -4,5

                                                                     Уч. шифр 0862-пБЖТ-1181

                                                                     Рецензировал: Тюрикова И. Г. 
 
 
 

2011г 

Содержание: 

1. Введение……………………………………………………………………….2

2. Исходные данные задания……………………………………………………4

3. Расчет усреднителя концентрации ЗВ……………………………………….7

4. Расчет тонкослойного отстойника, работающего по противоточной схеме удаления осадка…………………………………………………………………12

5. Расчет адсорбера……………………………………………………………..17

6. Список использованной литературы………………………………………..24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.  

      Большинство людей не осознает, что выбросы  загрязнений в водоемы существенно  опаснее, чем прочие выбросы. Континентальные воды очень важны для человека, поскольку они являются единственно надежным источником питьевой воды. Химический состав воды рек, озер, а так же грунтовых вод сильно варьирует и контролируется приемущественно по трем показателям: химическим составом элементов, режимами выветривания и биологическими процессами. В наше время появился мощный четвертый фактор - антропогенное воздействие.

      Под термином «загрязнение водоемов» понимают снижение их биосферных функций в  результате попадания в них вредных веществ. Источниками загрязнения гидросферы являются:

-сточные  воды промышленных предприятий  объемом несколько млрд м в год;

-городские  сточные воды объемом около  100 км в год;

-канализационные  воды животноводческих хозяйств;

-дождевые  и талые воды с растворенными  химическими веществами, образующимися  в городах и на полях;

-водный  транспорт;

-естественные  осадки из атмосферы;

-утечка  нефти и нефтепродуктов.

      Загрязнение вод проявляется в изменении  физических и органических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса) увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных элементов, сокращение количества растворенного в воде кислорода, появление радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и т. д.

      Установлено, что загрязнение воды могут вызвать  более 400 видов веществ. Различают  физические, биологические и химические загрязнители.

      Химическое  загрязнение- наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и т. д.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи).

      При осаждении на дно водоемов или  при фильтрации в пласте вредные  химические вещества сорбируются частицами  породы, окисляются и восстанавливаются, выпадая в осадок и т. д. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильнопроницаемых грунтах может распостранятся на десятки километров и более.

      Биологическое загрязнение – выражается в появлении  в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), постейших грибов. Этот вид загрязнений носит временный характер.

      Физическое  загрязнение – представлено, прежде всего, радиоактивными элементами. Наиболее опансны долгоживущие радиактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий  и др.). Эти вещества попадают в сточные воды при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и т. д. Механическое загрязнение отличается попаданием в воду различных примесей (песок, шламы, ил), а так же засорением воды твердыми бытовыми отходами, остатками лесосплава и др. Тепловое загрязнение проявляется в повышении температуры воды в результате ее смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими стоками. При повышении температуры происходит изменение состава и свойств воды, что может привести к размножению анаэробных бактерий, «цветению» воды и т. д.

      При оценке степени загрязненности воды и обосновании концентрации вредных  веществ в водоемах необходимо учитывать  весь комплекс влияния данных веществ  на качество воды, используемой для  различных целей. 
 
 
 

Исходные  данные.

Задание 1. Расчет усреднителя концентрации ЗВ.

  Цель задания: Определение основных характеристик усреднителя концентрации загрязняющих веществ, построение графика зависимости приращения концентрации ЗВ от притока сточных вод. 

Таблица 1

 

Задание  2.

Расчет  водоочистных сооружений промывочно-пропарочной  станции.

Таблица 2.

 

Таблица 3.

 

Задание 3. Расчет адсорбера.

Цель  задания: Определить размеры, энергозатраты и время защитного действия адсорбера для улавливания паров этилового спирта, удаляемых местным отсосом от установки обезвреживания при условии непрерывной работы в течении 8 часов.

В качестве сорбента используется силикагель. Необходимо дать его описание и характеристики. 

Таблица 4.

Начальная концентрация спирта

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Задание 1.

Расчет  усреднителя концентрации ЗВ.

      Для обеспечения нормальной работы очистных сооружений необходимо усреднение поступающих  сточных вод по концентрации ЗВ или  по расходу воды, а иногда и по обоим показателям одновременно. В зависимости от этих требований назначается тип усреднителя. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку, позволяет более экономично и надежно проводить процесс очистки.

      Усреднение  проводят в контактных и проточных  усреднителях. Контактные усреднители  используют при небольших расходах сточной воды, в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций. В большинстве случаях применяют проточные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или емкости, снабженные перемешивающими устройствами. Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные (рис. 1) и круглые (рис. 2). Усреднение в них достигается смешиванием струй сточной воды разной концентрации, а также при перекачке ее насосами, при этом усреднитель представляет собой простую емкость. Перемешивание жидкостей может быть и обеспечено механическими мешалками или барботажем воздуха.

      Изменение концентрации в сточной воде может  произойти в результате залпового  сброса или вследствие циклических  колебаний состава вод. При отсутствии цикличности изменения состава сточных вод период усреднения устанавливают в соответствии с требованиями выравнивания концентрации.

      В усреднителе перемешивание жидкости происходит в процессе барботажа  воздуха через перфорированные трубы (барботеры). Барботеры укладывют горизонтально вдоль усреднителя на подставках высотой 7-10 см от дна. Расстояние между барботерами   принимают равным двойной высоте слоя жидкости в усреднителе ; пристенные  барботеры находятся на расстоянии от стенки Н. максимальное расстояние между барботерами не должно превышать

       ,

где удельный расход воздуха. Для перемешивания воды, его принимают равным на 1 м длины барботера, для пристенных барботерах (отдельный циркуляционный поток) –равным ;

Н- высота слоя жидкости в усреднителе.

Цель  задания: определение основных характеристик  усреднителя концентрации загрязняющих веществ, построения графика зависимости приращения концентрации ЗВ от притока сточных вод. Расчет усреднителя концентрации ЗВ производится по следующей схеме:

1. Рассчитаем коэффициент подавления :

,

Где максимальные концентрации ЗВ в поступающей воде, ;

       средняя концентрация ЗВ в сточной  воде, ;

       допустимые концентрации ЗВ в  усредненной воде, .

2. Объем усреднителя , для погашения залпового выброса рассчитывается по формуле,  :

,

,

,

,

,

,

,

,

Где приток сточных вод, ;

       продолжительность залпового выброса (продолжительность усреднения), ч;

       коэффициент подавления; 

3. Отрезок времени  по которому ведется расчет определяется по формуле:

          <(ф ;

Где ф – временный коэффициент;

      объем усреднителя, ;

      максимальный приток сточных вод по графику притока, ; 

,

,

,

,

,

,

. 

4. Приращение  концентрации загрязняющих веществ  на выходе из усреднителя в каждый отрезок времени вычисляется по зависимости, ;

            ;

Где и - концентрация ЗВ в воде поступающей в усреднитель в указанный отрезок времени и выходящей из него в предшествующий отрезок времени ;

5. Построить график зависимости приращения концентрации загрязняющих веществ от  притока  сточных вод. По оси абсцисс показать изменение приращение концентрации, а по оси ординат количество сточных  вод, поступающих на очистку.

 
 
 
 
 
 

        
 
 

Вывод: Чем больше количество сточных вод, поступающих  на очистку, тем выше концентрация загрязняющих веществ от сточных вод. 
 

Задание 2.

      Внедрение технологических систем оборотного водопользования на предприятиях железнодорожного транспорта является основным направлением как при решении вопросов  рационального направления водных ресурсов, так и защиты окружающей среды и водоемов от загрязнения.

      На  отдельных предприятиях в сутки  образуется 200 4000 сточных вод. Эти воды характеризуются высоким содержанием нефтепродуктов, щелочей, кислот, ПАВ, фенолов, солей тяжелых металлов и других вредных веществ, включая ядохимикаты. Внедрение технологических схем повторного и оборотного водопользования является перспективным направлением, позволяющим сократить расход свежей воды не менее, чем на 20%. Кроме того, качество воды в оборотных системах может быть значительно ниже, чем при ее сбросе в водоемы. Воду после флотационной очистки с содержанием продуктов до 20 мг/л можно использовать почти во всех технологических процессах, а при сбросе в водоемы требуется очистка до сотых долей мг/л нефтепродуктов, что, не говоря уже о усложнении состава очистных сооружений, резко увеличивает стоимость очистных сооружений и расходы на их эксплуатацию в 3-5 раз.

      Целесообразность  устройства бессточных систем в каждом конкретно случае должно подтверждаться технико-экономическим обоснованием. Установлено, что бессточные системы  водопользования или системы  с минимальным сбросом целесообразно предусматривать для предприятий с расходом воды на производственные нужды свыше 500-1000 в случаях отсутствия вывода сточных вод в городские очистные сооружения. В зависимости городских условий бессточные системы могут быть построены для отдельных цехов или наиболее водоемких технологических процессов, а так же для куста предприятий.

      Перевод на бессточную систему водопользования  позволит предприятиям железнодорожного транспорта упразднить производственную канализацию, исключить загрязнение водоемов и значительно снизить водопотребление.

      Как показал опыт работы, внедрение замкнутой  системы в локомотивном депо сокращает  затраты водопользования не мене, чем в 10 раз.

      ППС загрязняют сточные воды. Они предназначены для очистки и мойки нефтебензиновых цистерн. Очистку стоков от механических примесей производят в песколовках, отстойниках, гидроциклонов. Нефтяные примеси выделяют в нефтеловушкках и флотационных установках, кислоты и щелочи  подвергаются нейтрализации.

      Отстойники (нефтеловушки) применяются в качестве первой ступени очистных сооружений для удаления из сточных вод примесей с плотностью, меньше чем плотность  воды (всплывающих примесей), каких как, (нефть, смолы, масло, жиры).   

Расчет  водоочистных сооружений промывочно-пропарочной  станции ППС.

Цель  задания: определение основных характеристик нефтеловушки, используемой в оборотной системе водоснабжения ППС.

Расчет  водоочистных сооружений проводится по следующей схеме:

1. Средний суточный расход сточный вод определяется с учетом количества цистерн N, обрабатываемых на ППС в течении суток ( ):

где расход воды на пропарку одной цистерны,

расход воды на промывку одной  цистерны,

N - количество цистерн, обрабатываемых на ППС

В данном задании необходимо определить основные размеры и эффективность горизонтальной нефтеловушки, которая, как правило, имеет не менее двух отделений, используемой в обороте системы водоснабжения ППС для очистки сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ. Работа нефтеловушки основана на принципе отстаивания. 

2. Длина проточной  части нефтеловушки определяется по формуле, м:

Где скорость движения воды в нефтеловушки, м/с;

       глубина проточной части нефтеловушки,

        поправочный коффициент, учитывающий вихревые и струйные преобразования в следствии конструктивных особенностей:

             -для горизонтальных нефтеловушек  ;

             -для реальных нефтеловушек ;

             -для вертикальных нефтеловушек  ;

условная гидравлическая крупность  частиц нефтепродуктов, принимается  равной 0,005 м/с;

вертикальная турбулентная составляющая, равная 0,05 скорости движения воды в нефтеловушке, м/с;

                                      ,

где скорость движения воды в нефтеловушки, м/с ;

3. Ширина  отделения нефтеловушки, м:

),

Где расход сточных вод, ;

коэффициент часовой неравномерности  сброса сточных вод, ;

     количество отделений нефтеловушки

4. Требуемый эффект очистки сточных вод от нефтепродуктов определяется по формуле, %:

,

Где концентрация нефтепродуктов в воде до нефтеловушки, мг/л;

концентрация нефтепродуктов в  оборотной воде, мг/л;

5. Количество  улавливаемых нефтепродуктов, определяется по формуле, т/сут:

,

Где процент содержания нефти в воде, %;

объемная масса обводненных  нефтепродуктов;

концентрация нефтепродуктов в  воде до нефтеловушки, мг/л;

требуемый эффект очистки сточных  вод от нефтепродуктов, % ;

6. Требуемый эффект очистки сточных вод от взвешенных веществ определяют по формуле, % :

                      ,

Где концентрация взвешенных веществ воде до нефтеловушки, мг/л;

       концентрация взвешенных веществ  в оборотной системе, мг/л;

7. Объем задерживаемых  в виде осадка взвешенных веществ определяется по формуле, :

;

Где концентрация взвешенных веществ воде до нефтеловушки, мг/л;

    требуемый эффект очистки сточных  вод от взвешенных веществ, %;

    расход сточных вод, ;

    влажность осадка, равная 0,95 %

объемная масса осадка

. 

8. Выпавший  на песколовках и нефтеловках  осадок удаляется гидроэлеваторами либо на песковые площадки, либо в песковые бункера, где обезвреживаются. Площадь песковой площадки определяют по формуле, :

,

Где годовая нагрузка песка на песковые площадки, согласно СНиП в год;

n - число песковых площадок;

объем задерживаемых в виде осадка взвешенных веществ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Задание 3.

Расчет  адсорбера.

     Адсорберы, используемые в системах очистки отходящих газов, должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь  большую адсорбционную способность  при поглощении компонентов при  небольших концентрациях их в  газовых смесях;

-обладать  высокой селиктивностью;

-иметь  высокую механическую прочность;

-обладать  способностью к регенерации;

-иметь  низкую стоимость.

      На  практике нашли применение следующие  адсорбенты: активные угли, силикагели, алюмогели и цеолиты.

      Силикагели  используют для осушки и поглощения паров полярных органических веществ. По сравнению с углями, силикагели негорючи, имеют низкую температуру регенерации, относительно высокую механическую плотность к истиранию и низкую стоимость.