WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 13 |

Классификация отходов. Отходы делятся на бытовые (коммунальные) и промышленные (отходы производства). В свою очередь бытовые и промышленные отходы можно подразделить на две группы: твердые (отходы металлов, дерева, пластмасс, пыли, мусор и т.д.) и жидкие (осадки сточных вод, шламы и т.д.). Отходы по степени возможного вредного воздействия на окружающую среду подразделяются на чрезвычайно опасные (1 класс), высоко опасные (класс), умерено опасные (3 класс), мало опасные (4 класс) и практически неопасные (5 класс).

По данным В. Хогланда (1997), в Швеции каждый год образуется 52,4 млн. тонн отходов, из них на долю бытовых приходится 13%. На территории России ежегодно образуется около 120 млн. тонн отходов, при этом доля бытовых в общей массе отходов ежегодно возрастает и составляет в среднем 35%. Аналогичная тенденция прослеживается на территории Республики Марий Эл. По данным Управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Республике Марий Эл, на территории республики ежегодно образуется 489,9 тыс.

тонн отходов, из них 168,5 тыс. тонн бытовых (34,3%).

В настоящее время существует несколько способов утилизации отходов. По технологической сущности методы обезвреживания отходов могут быть разделены на: 1) биотермические (свалки, поля запахивания, полигоны складирования, компостные поля и завод биотермического компостирования); 2) термические (сжигание без использования, сжигание отходов как энергетического топлива, пиролиз с получением горючего газа и нефтеподобных масел); 3) химические (гидролиз); 4) механические (прессование отходов в строительные блоки). Наибольшее распространение получили биотермический и термический методы.

В развитых европейских странах городской полигон для твердых бытовых отходов – это сложное экологическое предприятие, на котором проводится сортировка мусора, его обработка, уплотнение и изоляция (Никаноров, Хоружая, 2001; Полигонные технологии, 1997).

Полигон твердых бытовых отходов предназначен для складирования твердых отходов, предусматривает постоянную, хотя и очень долговременную переработку отходов при участии кислорода воздуха и микроорганизмов (рис. 22).

На территории городского округа «Город Йошкар-Ола» размещено два полигона захоронении отходов: один для захоронения твердых бытовых отходов, а второй – для промышленных отходов.

Площадь земельного участка городского полигона в районе д.

Кучки составляет 34 га. Проектная мощность полигона – 1200-м3/сут., проектная высота – 24 м. Полигон состоит из двух зон:

хозяйственной и зоны захоронения отходов. Зона захоронении отходов разбита на 24 рабочие карты, каждая площадью 2500 м2.

Полигон твердых бытовых отходов г. Йошкар-Олы представляет собой «слоеный пирог» высотой 15 м из чередующихся пластов мусора, разделенных тонкими прослойками земли. Ежегодно высота полигона увеличивается примерно на один метр.

Рис. 22. Полигон твердых бытовых отходов Обозначения: а, б, в – первая, вторая и третья очереди складирования; 1 – зеленая зона, 2 – сетчатый забор, 4 – окончательный и промежуточный изолирующие слои грунта, 5 – отходы, 6 – мачты электроосвещения, 7 – плотина, 8 – подъездная дорога, 9 – временная дорога, 10 – хозяйственный двор, 11 – нагорная канава, 12 – насосная станция, 13 – участок Одним из способов утилизации отходов является их компостирование. При компостировании отходов в органической массе повышается содержание питательных веществ (азота, фосфора) в усвояемой растениями форме, обезвреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюлозы и пектиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегчает их внесение в почву.

Следующий способ утилизации отходов – сжигание – нельзя считать целесообразным. Однако такой способ происходит на мусоросжигательных станциях (заводах), которые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000°С, чтобы сгорели все дурнопахнущие примеси. Однако из-за диоксиновой опасности были закрыты многие мусоросжигательные заводы в США, Нидерландах и других странах.

Предварительная сортировка мусора позволяет очистить выбросы в атмосферу от многих вредных веществ. Так, при производстве бумаги или картона из макулатуры выбросы в атмосферу снижаются на 85%, загрязнение воды – до 40%. Получать алюминий из природного сырья – бокситов дороже, чем извлекать его из использованных консервных банок.

Наиболее распространенными методами переработки токсичных промышленных отходов являются:

сортировка (для чего используются грохочение, гидравлическая классификация и воздушная сепарация);

уменьшение размеров кусков, частиц (помол, дробление);

увеличение размеров частиц (высокотемпературная агломерация, брикетирование, таблетирование, гранулирование);

термическая обработка;

смешение;

обогащение (флотация, отсадка, магнитная и/или электрическая сепарация);

выщелачивание (экстрагирование);

растворение;

кристаллизация и т.д.

Главным направлением в устранении или снижении вредного воз действия на окружающую среду токсичных отходов промышленности является их повторное использование в производственных циклах.

Тем не менее, для нейтрализации таких отходов часто устраивают специальные сооружения.

Полигоны промышленных отходов устраивают двух видов: для обезвреживания одного вида отходов только захоронением или химическим способом, а также комплексные. Во втором случае территорию полигона разделяют на зоны приема и захоронения твердых несгораемых отходов; приема и захоронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации; захоронения особо вредных отходов; огневого уничтожения горючих отходов.

На полигон промышленных отходов г. Йошкар-Олы принимаются промышленные отходы 3-4 класса опасности (шламы, содержащие соли тяжелых металлов, кислоты, щелочи и т.д.), образующиеся в ходе производства на промышленных предприятиях города.

7.1. Оценка загрязнения поверхностных водоемов Для очистки сточных вод, которая наиболее успешно проходит в аэробных условиях необходимо наличие кислорода для окисления органического вещества, входящего в состав загрязнений сточных вод. Израсходованный на это кислород пополняется главным образом за счет растворения его из атмосферного воздуха.

Таким образом, в канализационных очистных сооружениях, которые служат для минерализации органических загрязнений, входящих в состав сточных вод, одновременно протекают два процесса: потребление кислорода и его растворение. Установлено, что минерализация органического вещества, происходящая в результате его окисления при содействии микроорганизмов-минерализаторов или так называемого биохимического окисления, совершается в две фазы:

в первой фазе окисляются углеродсодержащие вещества, дающие в результате углекислоту и воду, во второй – азотсодержащие вещества сначала до нитритов, а затем до нитратов.

При достаточном содержании кислорода скорость окисления в первой (углеродистой) фазе подчиняется, как это установлено, определенному закону скорость окисления, или скорость потребления, кислорода при неизменной температуре в каждый данный момент пропорциональна массе органического вещества, находящегося в воде. Следовательно, по мере окисления органического вещества, если нет поступления новых загрязнений, скорость окисления все время уменьшается.

Этот закон дает возможность вывести уравнения потребления кислорода. Если обозначить через L содержание кислорода, необходимого для окисления всего органического вещества, имеющегося в начале процесса, и через Xt содержание кислорода, потребленного за время t, то содержание кислорода Lt, требуемого для окисления оставшихся по истечении времени t органических загрязнений, будет:

Lt = L - Xt Указанный закон может быть выражен равенством dxt, k1L xt dt где k – коэффициент пропорциональности, или константа скорости потребления кислорода.

Интегрируя это равенство, получим:

lnL xt k1t C Так как при t=0 значение Xt также равно 0, получаем:

.

C ln L Поэтому lnL xt ln L k1t.

Для перехода к десятичным логарифмам вводим новый коэффициент пропорциональности:

k1 k1 lg e 0,43kОсвобождаемся от логарифмов и в результате получаем уравнения процесса потребления кислорода при биохимическом окислении органического вещества:

Lt L xt L 10k t ;

xt L Lt L 110k t.

Окисление органических загрязнений, содержащихся в смеси бытовых и производственных сточных вод, происходит по более сложной зависимости. Во многих случаях ход биохимического потребления кислорода описывается бимолекулярным уравнением:

dxt.

kL xt dt Константа скорости окисления в этом случае равна 0,0006.

Значение k1 – константы скорости биохимического потребления кислорода – зависит от температуры Т, увеличиваясь с ее повышением.

Эмпирическим путем найдено, что изменение константы в зависимости от изменения температуры может быть выражено формулой:

k1T k1T 1,047T T1, 2 где k1(T2) и k1(T1) – значения константы k при температурах T1и T2.

Это соотношение справедливо для температур от 10 до 30 0C.

Определение потребления кислорода в лабораторных условиях обычно производят при температуре 20 C, поэтому формула для практических целей приобретает вид:

k1T k1 C 1,047T 200 C.

Для смеси сточных и речных вод константа k1(20 0C) равна 0,1; для сточной жидкости в процессе очистки ее значение бывает различным в зависимости от свойств жидкости. Так, например, для сточных вод московской канализации величина k1(T1) колеблется в разные периоды года в пределах 0,08-0,25, что указывает на разнообразие и непостоянство органических веществ, содержащихся в стоках.

Начальная потребность в кислороде L увеличивается с повышением температуры и уменьшается с ее понижением.

По эмпирическим данным соотношение это может быть выражено формулой:

, L T L C0,02T 0,где L(T) и L(20 0C) – потребность в кислороде при Т и 20 0C.

Вычисленная по формуле остающаяся потребность в кислороде через каждые сутки, выраженная в процентах от начальной потребности в кислороде при температуре 20 C и при k1=0,1, представлена в таблице 19.

Таблица 19 – Потребность органического вещества в кислороде Lt, % через t суток после начала процесса биохимического окисления t Lt t Lt t Lt t Lt t Lt t Lt 1 79,4 6 25,1 11 7,94 16 2,51 21 0,79 26 0,2 63,1 7 19,9 12 6,31 17 1,99 22 0,63 27 0,3 50,1 8 15,8 13 5,01 18 1,58 23 0,5 28 0,4 39,8 9 12,6 14 3,98 19 1,26 24 0,4 29 0,5 31,6 10 10 15 3,16 20 1 25 0,32 30 0,Время, требуемое для снижения потребления кислорода от L до Lt согласно формуле:

1 L.

t lg k1 Lt Из этой формулы видно, что достигнуть полного окисления всего органического вещества, при котором Lt было бы равным нулю, теоретически невозможно, так как требуемое для этого время должно быть равно бесконечности.

Этому же закону подчиняется процесс растворения кислорода в воде. Кислород, как и всякий другой газ, может растворяться в воде лишь до определенного, насыщающего воду объема. Этот объем зависит от температуры и давления: чем температура выше, тем растворимость кислорода меньше. В таблице 20 приведена растворимость кислорода воздуха в чистой и загрязненной воде при летней и зимней температуре и давлении воздуха 0,1 МПа.

Таблица 20 – Основные химические показатели воды водоема Степень Растворенный БПК5, Окисляе- Взвешенные загрязнения кислород, мг/л мг/л мость, вещества, летом зимой мг/л мг/л Очень 9 13-14 0,5-1 1 1-чистая Чистая 8 11-12 1,1-1,9 2 4-Умеренно 6-7 9-10 2-2,9 3 11-загрязненная Загрязненная 4-5 4-5 3-3,9 4 20-Грязная 2-3 0,5 4-10 5-15 51-Очень 0 0 >10 >15 > грязная Указанная зависимость существует при растворении кислорода, находящегося в воздухе под парциальным давлением, соответствующим его содержанию. Растворимость чистого кислорода, находящегося под более высоким давлением, будет выше. Такое явление наблюдается, как известно, при фотосинтезе, когда зеленое вещество растений, разлагая на свету СО2, поглощает углерод и выделяет чистый кислород.

Скорость растворения кислорода, согласно указанному выше закону, в каждый данный момент обратно пропорциональна степени насыщенности воды кислородом или прямо пропорциональна его недонасыщенности (дефициту). Это относится, конечно, лишь к поверхности соприкосновения воды с кислородом (диффузионному слою). Для того чтобы эта скорость растворения относилась ко всей массе воды, необходимо интенсивное ее перемешивание. Дефицит кислорода может быть выражен в абсолютных значениях (в мг/л), а также в относительных величинах (в процентах или в долях от полного дефицита).

Если обозначить через D начальный дефицит кислорода, выраженный в долях от полного дефицита, а через Dt – дефицит кислорода в воде по прошествии времени t, то процесс растворения может быть выражен уравнением:

Dt D 10k t, где k2 – константа скорости растворения кислорода, зависящая от природы газа, температуры среды, состояния поверхности и условий перемешивания воздуха с водой. Значение константы k2, как и значение k1 сильно колеблется: в среднем оно может быть принято равным 0,2 при температуре воды 20 0C.

С повышением температуры константа скорости растворения кислорода повышается. Однако, ввиду незначительного изменения этой скорости, практически при расчетах растворения кислорода поправку на температуру можно не учитывать.

Р Е Ш И Т Е З А Д А Ч И Задача 1. В реку А у поселка В сбрасываются сточные воды с расходом реки 34,6 м3/с, расход сточной воды – 0,5 м3/с, ширина реки 58 м, средняя глубина 1,5 м, скорость потока реки – 0,4м/с уклон русла 0,0013, коэффициент извилистости 1,3. Найти расстояние, на котором максимальная концентрация загрязняющих веществ составила 10% от начальной концентрации стоков. Вода реки до этого загрязняющие вещества не содержала. Найти максимальную концентрацию на расстоянии 100 м от места сброса сточных вод.

Задача 2. В равнинную реку А 60 м3/с, сбрасывается сточную воду с предприятия содержащую кадмий., концентрация кадмия 0,18 мг/л, расход воды с 0,7 м3/с, глубина 1,7 м, скорость течения реки 0,4 м/с, коэффициент извилистости 1,3, выпуск береговой, вода до сброса сточной воды кадмия не содержала. Найти расстояние на котором С достигнет ПДК в максимально загрязненной струе потока.

Задача 3. В реку А у поселка В сбрасываются сточные воды с расходом реки 34,6 м3/с, расход сточной воды – 0,5 м3/с, ширина реки 58 м, средняя глубина 1,5 м, скорость потока реки – 0,4 м/с уклон русла 0,0013, коэффициент извилистости 1,3. Известно, что выпуск – береговой, скорость выхода сточных вод равна скорости течения реки.

Определить концентрацию в максимальной струе потока и расстояние до створа до 80% перемешивания.

Задача 4. Докажите, что для бытовых сточных вод, БПК5=70% от БПКполн., при константе скорости биохимического окисления=0,1 сут–1.

Задача 5. Рассчитайте константу скорости окисления, если экспериментально доказано, что БПКполн. с точностью 1% наблюдается на 13 сут инкубации. Какую долю от БПКполн. составляет БПК5. Пусть БПКполн. считается полным, если окисление произошло на 99% от теоретического.

Задача 6. В пункте А расположенном вверх пот течению реки в реку произведен сброс сточных вод, содержащих органические вещества, в результата чего БПК в речной воде составило 5 мгО2/л.

Можно ли использовать речную воду как источник питьевого водоснабжения. В пункте В ниже по течению реки на расстоянии 244 км, если скорость течения реки 0,2 м/сек, значение БПК5=3,0 мгО2/л, k'=0,04 сут-1.

Задача 7. В пробе природной воды были определены следующие показатели: ХПК=33 мгО2/л. Сорг=9,8 мг/л, В загрязнения комбината по обогащению руд цветных металлов сбрасывает сточные воды с анионами СПАВ, в результате в воде были обнаружено вещество – С12Н25SO3Na в концентрации 10 мг/л. Есть ли смысл искать еще виновников загрязнения окружающей среды Задача 8. Найти среднюю стандартную форму беззольного вещества и удельное ХПК ила, если анализом по методу сжигания пробы ила было найдено, что вещество состоит на 49% из С, на 8% из Н, на 10% из N и на 33% из O.

Задача 9. Анализом найдено, что сточная вода различных коллекторов имеет следующие показатели (табл. 21). Определите, для каких видов сточных вод характерны приведенные показатели.

Pages:     | 1 |   ...   | 8 | 9 || 11 | 12 |   ...   | 13 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.