3. Организационно-планировочные, технологические и санитарно-технические методы и средства защиты водных ресурсов от загрязнения. Суть механической, химической и биологической очистки сточных вод.

Вода обеспечивает существование живых организмов на Земле и развитие процессов их жизнедеятельности. Она входит в состав клеток и тканей любого животного и растения. В своем развитии человечество прошло через многие этапы в использовании воды. Первоначально преобладало прямое использование воды – в качестве питья, для приготовления пищи, в бытовых и хозяйственных целях. В данный момент идет рост потребления воды в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Тем самым при интенсивном использовании водных ресурсов влечется за собой изменение их качественных параметров в результате сброса в воду самых разнообразных загрязнителей антропогенного происхождения, а их естественные экосистемы разрушаются. Вода теряет способность к самоочищению.

Основными источниками загрязнения являются сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов и ферм, ливневые стоки в городах и смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Среди организационно-технических мероприятий, которые способствуют предотвращению истощения водных ресурсов и улучшению качества поверхностных и подземных вод, является очистка сточных вод. Основными способами очистки сточных вод являются: механические, биологические, физико-химические.

Механический метод является наиболее доступным т.к. он применяется главным образом для удаления из сточной жидкости не растворенных и коллоидных частиц органического или минерального происхождения путем простого отстаивания.

К приспособлениям механической очистки относятся:

• песколовки – применяемые для задержания частиц минерального происхождения;

• отстойники – необходимые для задержания примесей органического происхождения, находящихся во взвешенном состоянии.

Чаще механическая очистка является предварительной стадией перед биологической.

Биохимические методы очистки основаны на использовании жизнедеятельности микроорганизмов-минерализаторов, которые, размножаясь, перерабатывают и тем самым преобразуют сложные органические соединения в простые, безвредные минеральные вещества.

Для биологической или биохимической очистки сточных вод применяют два основных типа сооружений, в которых:

• биологическая очистка происходит в условиях, близких к естественным (биологические пруды, поля фильтрации, поля орошения);

• очистка стоков осуществляется в искусственно созданных условиях (биологические фильтры, аэростенки - специальные емкости).

К физико-химическим методам очистки сточных вод относятся:

• электрохимический в электрических полях;

• электрокоагуляция;

• электрофлотация;

• ионный обмен;

• кристаллизация и др.

Все перечисленные способы очистки сточных вод имеют две конечные цели:

• регенерацию — извлечение из сточных вод ценных веществ;

• деструкцию — разрушение загрязняющих веществ и удаление продуктов распада из воды.

Наиболее перспективными являются такие технологические схемы, осуществление которых исключает сброс сточных вод.

4. Классификация первичной энергии.

Энергия – способность производить работу или какое-то другое действие, меняющее состояние действующего субъекта. В широком смысле это – общая мера различных форм движения материи.

Первичная энергия – это природные ресурсы и природные явления;

Первичные энергетические ресурсы делят на:

• невозобновляемые или истощаемые (уголь, нефть, сланцы, природный газ, горючее);

• возобновляемые (древесина, гидроэнергия, энергия ветра, геотермальная энергия, торф, термоядерная энергия);

Около 90% используемых в настоящее время энергоресурсов составляют невозобновляемые.

Человечество ещё, по крайней мере, 50 и более лет сможет обеспечить значительную часть своих потребностей в различных видах энергии за счет органического топлива. Ограничить чрезмерное их потребление могут два фактора:

• очевидная исчерпаемость запасов топлива;

• осознание неизбежности глобальной катастрофы из-за увеличения вредных выбросов в атмосферу.

К ресурсам возобновляемой энергии относятся:

• сток рек, волны, приливы и отливы, ветер как источники механической энергии;

• градиент температур воды морей и океанов, воздуха, недр земли /вулканов/ как источники тепловой энергии;

• солнечное излучение как источник лучистой энергии;

• растения и торф как источник химической энергии.

Более 90% потребляемой энергии образуется при сжигании естественного органического топлива 3 видов:

• твердое топливо (уголь, торф, сланцы).

• жидкое топливо (нефть и газоконденсаты).

• газообразное топливо (природный газ, СН₄, попутный газ нефти).

Сейчас в основном используется ископаемое органическое горючее с окислителем - кислородом воздуха.

Общепринятое слово "горючее" - это топливо, предназначенное для сжигания (окисления). Обычно слово "топливо" и "горючее" воспринимаются как адекватные, т.к. чаще всего "топливо" и бывает представлено "горючим".

Различают три стадии преобразования исходного органического материала:

• торфяная стадия - распад высокомолекулярных веществ, синтез новых; при частичном доступе кислорода образуется торф и уголь, без доступа кислорода - нефть и газы;

• буроугольная стадия - при повышенной температуре и давлении идет полимеризация веществ, обогащение углеродом;

• каменноугольная стадия - дальнейшая углефикация.

Для сравнения различных видов топлива их приводят к единому эквиваленту - условному топливу, имеющему теплоту сгорания 20308 кДж/кг (7000 ккал/кг). Для пересчета реального топлива в условное используется тепловой эквивалент:

,

• для угля в среднем - 0,718;

• газа природного - 1,24;

• нефти - 1,43;

• мазут - 1,3;

• торфа - 0,4;

• дров - 0,25.

ЗАДАЧА 1 (вариант 2)

Определить размер зоны активного загрязнения (ЗАЗ) и оценить эффективность природоохранных мероприятий по защите атмосферы центральной части города от загрязнения выбросами промышленного предприятия для исходных данных:

Данные для расчетов:

Параметр	Доля от общей площади ЗАЗ%
	Вариант 2
Центральная часть города (доля от общей площади ЗАЗ), %	20
Высота источника, м	90
Температура в устье источника, С	150
Скорость оседания загрязнения см/с	3
Температура окружающей среды, С	30
Скорость ветра на уровне флюгмера, м/с	4
Капиталовложения в очистное оборудование, млн р.	600
Эксплуатационные расходы, млн р./год	10

Наименование вещества	Масса выброса, тыс. т/год
	До установки систем очистки	После установки систем очистки
Оксид углерода	64	22
Метилмеркоптан	18	3
Оксид азота	60	21

Решение:

1) Размер ЗАЗ.

Для организованных источников высотой H > 10 м ЗАЗ пр. собой кольцо между окружностями с внутренним и внешним радиусами, которые рассчитываются по формулам:

,

где

где

.