Экологическая экспертиза водного объекта

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВПО

СГТУ ИМ. ГАГАРИНА Ю.А.

ЭНГЕЛЬССКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (филиал)

Кафедра «Экологии и охраны окружающей среды»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза

Экологическая экспертиза водного объекта

Выполнил:

ст. группы ООС - 41

Фоменко А.О.

Проверил:

Собгайда Н.А.

Энгельс - 2013



Характеристика и экологические проблемы промышленности

Фармацевтическая промышленность - это важная составная часть системы здравоохранения во всем мире; она включает в себя многочисленные общественные и частные организации, которые проводят исследования, осуществляют разработку, производят и продают медикаменты для лечения людей и животных.

Фармацевтическая промышленность основана, в первую очередь, на научных исследованиях и разработках, связанных с лекарствами, которые предотвращают и лечат болезни и расстройства. Лекарственные вещества проявляют широкий спектр фармакологических и токсикологических свойств. Современные научные и технологические достижения ускоряют процесс открытий и разработки новейших лекарственных препаратов с улучшенным терапевтическим воздействием и сниженными побочными эффектами.

Специалисты молекулярной биологии, химики, медики и фармацевты постоянно усовершенствуют положительный эффект лекарственных средств, увеличивая силу и специальный характер их воздействия. Подобные достижения создают новые проблемы, связанные с охранной здоровья и повышением безопасности рабочих, занятых в фармацевтической промышленности.

На фармацевтическую промышленность влияют многие динамические, социальные и экономические факторы. Некоторые фармацевтические компании работают как на национальных, так и на международных рынках. Поэтому их деятельность регламентируется законодательством, положениями и актами, касающимися разработки и одобрения лекарственных препаратов, производства и контроля качества, маркетинга и продаж.

На фармацевтическую промышленность оказывают влияние академические, правительственные и промышленные научные учреждения, практикующие врачи и фармацевты, а также общественность. Работники сферы здравоохранения (например, врачи, дантисты, медицинские сестры, фармацевты и ветеринары), ведущие частную практику и работающие в больницах, клиниках, аптеках, могут прописать лекарства или порекомендовать, каким образом их следует принимать. Правительственные регулирующие положения и политика в отношении здравоохранения, касающаяся медицинских препаратов, испытывают на себе влияние _общественности, групп защиты и частных интересов. Эти комплексные факторы влияют друг на друга и взаимодействуют друг с другом, оказывая влияние на открытия и разработку, производство, маркетинг и продажу лекарственных средств.

Основной движущей силой фармацевтической промышленности являются научные открытия и разработки в совокупности с токсикологическим и клиническим опытом. Между крупными организациями, которые в широком масштабе занимаются научными разработками, производством и контролем качества, маркетингом и сбытом, и небольшими организациями, концентрирующими свое внимание на некотором определенном аспекте, существует огромная разница.

Большинство многонациональных фармацевтических компаний занимаются всеми этими видами деятельности; тем не менее, они могут специализироваться на одном аспекте, основываясь на локальных рыночных факторах. Академические, общественные и частные организации проводят научные исследования для открытия и разработки новых лекарств. Большой вклад в научные исследования в сфере разработки новых медицинских препаратов вносит биотехнология.

Часто между научными организациями и крупными фармацевтическими компаниями заключаются соглашения о сотрудничестве, направленные на проведение исследований потенциала новых лекарственных веществ.



Ферментация

При ферментации образуются большие объемы твердых отходов, которые содержат мицелий и осадки на фильтре. Осадок, образующийся на фильтрах, содержит мицелий, отфильтрованные вещества и небольшие количества питательных веществ, промежуточных и остаточных продуктов. Эти твердые отходы обычно не опасны, хотя они могут содержать сольвенты и небольшие количества осевших химикатов в зависимости от специфической химии ферментационного процесса. Экологические проблемы могут развиваться, если ферментационные серии инфицируются вирусными бактериофагами, которые атакуют микроорганизмы в ферментационном процессе. Хотя инфекции бактериофагов представляют собой редкость, они создают значительные экологические проблемы, генерируя большие количества выработанной питательной среды.

Выработанная ферментационная питательная среды содержит разные вида сахара, жиры, протеины, азот, фосфаты и другие питательные вещества с высоким уровнем биологического (БПК) и химического потребления кислорода (ХПК), а также содержанием разных взвешенных твердых частиц, уровень рН которых колеблется в диапазоне от 4 до 8. Ферментационная питательная среда может быть обработана на системах микробиологической очистки сточных вод, после этого очищенные сточные воды стабилизируются для обеспечения стабильной работы системы обработки. Пар и небольшие количества промышленных химических веществ (например, фенолов, детергентов и средств дезинфекции) обеспечивают стерильность оборудования и продуктов после ферментации. Большие объемы влажного воздуха, содержащие диоксид углерода и обладающие запахом, высасываются из ферментеров. Перед выбросом в атмосферу они могут проходить очистку.



Органический синтез

Отходы органического синтеза носят комплексный характер из-за многообразия опасных материалов, реакций и операций отдельных установок.

В ходе процессов _органического синтеза могут генерироваться кислоты, основания, растворы на основе воды и сольвентов, цианиды и отходы металлов в форме жидкостей и суспензий. Твердые отходы могут включать вещества, осевшие на фильтрах, которые содержат неорганические соли, органические побочные продукты и комплексные вещества, содержащие металлы. При проведении органического синтеза отработанные растворители обычно восстанавливаются методами дистилляции и экстракции. Это позволяет повторно использовать органические вещества в других процессах и сокращает объемы жидких опасных отходов, которые должны быть утилизированы. Осадок от дистилляции (кубовые остатки) перед утилизацией должен проходить обработку. Обычные системы очистки включают десорбцию паром для удаления сольвентов, за которой следуют микробиологическая обработка других органических веществ. Выбросы летучих органических и опасных веществ во время операций органического синтеза должны контролироваться устройствами за контролем загрязнения атмосферы (например, конденсаторами, газопромывателями, импинжерами с применением трубки Вентури).

Сточные воды, образующиеся в ходе операций синтеза, могут содержать водные растворы, промывочные воды, выпуски насосов, газопромывателей и охлаждающих систем, линючие протечки и разливы (EPA 1995). Эти сточные воды могут содержать многие органические и неорганические вещества с разными химическими составами, уровнем токсичности и способностью к биологическому разрушению. Ничтожно малые количества сырья, сольвентов и побочных продуктов могут присутствовать в маточных растворах на водной основе, образовавшихся в результате кристаллизации и промывочных потоков после экстракции и очистки оборудования. Эти сточные воды содержат большое количество веществ, обладающих высоким уровнем ХПК и БПК и твердых взвешенных веществ с разным уровнем кислотной или щелочной реакции и значениями рН в диапазоне от 1 до 11.

Биологическая и природная экстракция

Выработанное сырье и сольвенты, сточные воды и пролитые жидкости являются, в первую очередь, источниками твердых и жидких отходов. В этих различных выработанных потоках в виде осадка могут содержаться органические и неорганические химические соединения. Обычно сточные воды имеют низкие ХПК и БПК, а также _незначительное количество твердых взвешенных частиц со сравнительно нейтральными уровнями рН между 6 и 8.

Фармацевтическое производство препаратов со специальной дозировкой

При фармацевтическом производстве препаратов со специальной дозировкой во время очистки и стерилизации, из разлитых или протекших жидкостей и отбракованных изделий образуются твердые и жидкие отходы (Theodore and McGuinn 1992). Во время процедур сушки, дробления и смешивания происходят выбросы газов и летучей пыли. Эти выбросы могут контролироваться и обратно направляться на производство препаратов со специальной дозировкой, однако практика контроля качества может это запрещать, если в них присутствуют другие остаточные вещества. В тех случаях, когда при мокрой грануляции, процедурах соединения и покрытия таблеток используются растворители, в воздух или на рабочих местах могут выбрасываться летучие органические соединения и опасные загрязняющие атмосферу вещества, которые представляют собой производственные или летучие выбросы. Сточные воды могут содержать неорганические соли, сахар, сироп и ничтожно малые количества лекарственных веществ. Эти сточные воды обычно имеют низкие БПК и ХПК, а также незначительное количество взвешенных твердых частиц. Некоторые средства против паразитов или противоинфекционные средства для людей и животных могут быть токсичными для организмов, живущих в воде, и требуют специальной обработки жидких отходов.

Эффективные технические и управленческие методы минимизируют воздействие на окружающую среду в результате крупномасштабного химического и фармацевтических производств. Для предотвращения загрязнения используются модифицированные процессы или оборудование, многократно используемые или восстанавливаемые материалы, а также соответствующие методы обслуживания. Эти виды деятельности делают управление экологическими вопросами, а также вопросами охраны труда и безопасности, более эффективным.

Расчеты

№	Вещество	Место сброса	Vср	hср	lпр	Q, м3/с	q, м3/ч	Сств, мг/л	Вид водополь- зования	Источник загрязнения
15	Ртуть	У берега	0,18	2,2	390	48	40	58	р.х.	Фармацевтика

Нахождение ПДС

ПДС=Спдс*q

Где - концентрация предельно допустимого сброса, мг/л;

q= 40 - максимальный расход сточной воды.

Нахождение концентрации предельно допустимого сброса

Где n- кратность общего разбавления; - фоновая концентрация примесей в водном объекте, мг/л.

Нахождение фоновой концентрации в растворе

=0,5*0,00001=0,000005

ПДК=0,00001 мг/л - для ртути (СанПиН 2.1.4.1074-01)

Расчет кратности общего разбавления

Где - кратность начального разбавления; - кратность основного разбавления

Расчет коэффициента смешения

Где Q=48- расход воды в водотоке; - коэффициент, учитывающий гидравлические условия смешивания

Где - коэффициент извилистости реки;- коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод; ; D- коэффициент турбулентной диффузии,

Где L- расстояние по фарватеру от створа спуска сточных вод до расчетного створа, м. L= 500м - для объектов рыбохозяйственного водопользования

Где - средняя скорость течения реки; - средняя глубина реки на участке от створа выпуска сточных вод до расчетного створа.

Тогда

=0,5*0,00001=0,000005

ПДС=0,001*0,011=0,00001



Расчет концентрации загрязняющего вещества в контрольном створе

Где - концентрация в створе

Проверка правильности расчета:

Так как приблизительно равно , то расчеты проведены правильно.

Так как для разбавления сточных вод до значений ПДК необходимо очень большое количество воды, то необходимо установить оборудование для очистки сточных вод. После установки очистного оборудования концентрация в створе уменьшится на процент очистки.

Расчет массы выброса после очистки

(очистка в озонаторе)

Описание оборудования для очистки

Рис1. Схема озонирования воды

Озон -- эффективный экологически чистый окислитель-дезинфектант, практически не имеющий конкурентов. Особенно ценной особенностью озона является тот факт, что при его распаде в обрабатываемой среде не остается нежелательных веществ, подлежащих последующему устранению, поскольку единственным продуктом его разложения является кислород.

Озонирование -- экологически чистая технология очистки, основанная на использовании газа озона -- сильного окислителя. Озонатор вырабатывает озон из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе. После взаимодействия с загрязняющими химическими и микробиологическими веществами озон превращается в обычный кислород. Практически доказано, что все продукты озонирования являются более безвредными для человека.

Преимущества озонирования:

Озон уничтожает все известные микроорганизмы: вирусы, бактерии, грибки, водоросли, их споры, цисты простейших и т.д.

Не существует и не может возникнуть устойчивых к озону форм микробов.

Остаточный озон стерилизует поверхность.

Озон действует очень быстро -- в течение секунд.

Озон удаляет неприятные запахи и привкус.

Озонирование не придаёт дополнительных вкусов и запахов.

Озонирование не изменяет кислотность воды и не удаляет из неё необходимые человеку вещества.

Озон не образует токсичных побочных продуктов.

Остаточный озон быстро превращается в кислород.

Озон вырабатывается на месте, не требуя хранения и перевозки.

Озон уничтожает микроорганизмы в 300-3000 раз быстрее, чем любые другие дезинфекторы.

Озон широко применяется в установках по дизенфекции воды и плавательных бассейнов. Применение озона и ультрафиолетового излучения для очистки воды в замкнутых системах циркуляции - важный элемент процесса озонирования. Оба метода имеют дело с химическим разрушением молекул загрязнителей без образования вредных побочных продуктов и позволяют снизить концентрацию химических реагентов, предназначенных для того же обеззараживания воды.

При помощи вентилятора, встроенного в корпус озонатора, обычный воздух пропускается через пластинчатую камеру. Там в результате электрического разряда, как и в результате грозового разряда, разрушается двухатомная молекула обычного атмосферного кислорода и образуется непрочная, а потому активная трехатомная цепочка кислорода. Это и есть озон. Озон вступает в химическую реакцию с бактериями и химически активными веществами (вредными смолами, газами, парами ртути). В результате реакции озон окисляет вредные вещества и уничтожает значительную часть бактерий. Спустя некоторое время оставшиеся молекулы озона распадаются, превращаясь в обычный кислород. При этом, как и в самой природе, высвобождаются необходимые для здоровья легкие отрицательные ионы, подавляющие положительные ионы, излучаемые патогенными зонами и такими электронными приборами, как телевизоры и мониторы. Примечательно, что, в отличие от существующих ионизаторов, воздушные озонаторы не создают так называемых ионных ветров, которые оставляют следы пыли на потолке.

При выборе метода обеззараживания и очистки озонирование предпочтительней не только по санитарно-гигиенической эффективности, но и в силу относительной малости эксплуатационных затрат. Озон получают, используя кислород атмосферного воздуха, то есть не требуются сырье и расходные материалы. При озонировании, в отличие от хлорирования, в воде не возникают токсичные хлорорганические соединения, которые должны удаляться в канализацию путем ввода значительного количества свежей подпиточной воды. Тем самым снижаются затраты на потребляемую воду и ее нагрев. Озон не изменяет рН воды, практически одинаково эффективен при рН в диапазоне от 6 до 8,5 и укрупняет молекулы загрязняющих веществ. Это позволяет отказаться от химреагентов корректировки рН и коагулянтов или значительно минимизировать их применение. Наконец, включение озонирующей установки осуществляется путем простого переключения электрического автомата на щите управления. Эксплуатационные затраты озонирования определяются в основном энергозатратами и составляют от 80 до 120 Вт на 1 м3 циркулирующей воды.

Характеристика загрязняющего вещества

Ртуть -- элемент побочной подгруппы второй группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 80. Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum).

Простое вещество ртуть -- переходный металл, при комнатной температуре представляет собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой чрезвычайно ядовиты. Ртуть -- один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент -- бром).

Ртуть получают обжигом киновари (cульфида ртути(II))

Пары ртути конденсируют и собирают. Этот способ применяли ещё алхимики древности.

Ртуть -- единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие и твёрдые сплавы -- амальгамы. Плотность ртути при нормальных условиях -- 13 500 кг/м3.

Для ртути характерны две степени окисления: +1 и +2. В степени окисления +1 ртуть представляет собой двухъядерный катион Hg22+ со связью металл-металл. Ртуть -- один из немногих металлов, способных формировать такие катионы, и у ртути они -- самые устойчивые.

В степени окисления +1 ртуть склонна к диспропорционированию. Оно протекает при нагревании:

подщелачивании:

добавлении лигандов, стабилизирующих степень окисления ртути +2.

Из-за диспропорционирования ни оксид, ни гидроксид ртути (I) получить не удаётся.

На холоду ртуть +2 и металлическая ртуть, наоборот, конпропорционируют. Поэтому, в частности, при реакции нитрата ртути (II) со ртутью получается нитрат ртути (I):

В степени окисления +2 ртуть образует катионы Hg2+, которые очень легко гидролизуются. При этом гидроксид ртути Hg(OH)2 существует только в очень разбавленных (<10?4моль/л) растворах. В более концентрированных растворах он дегидратируется:

В очень концентрированной щелочи оксид ртути частично растворяется с образованием гидроксокомплекса:

Ртуть в степени окисления +2 образует уникально прочные комплексы со многими лигандами, причём как жесткими, так и мягкими по теории ЖМКО. С иодом (-1), серой (-2) и углеродом она образует очень прочные ковалентные связи. По устойчивости связей металл-углерод ртути нет равных среди других металлов, поэтому получено огромное количество ртутьорганических соединений.

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d10 -- электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути (+4) но они крайне малоустойчивы, поэтому эту степень окисления, скорее, можно отнести к курьёзной, чем к характерной. В частности, при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4К получен HgF4

Ртуть -- малоактивный металл. Она не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке :

и азотной кислоте:

Также с трудом растворяется в серной кислоте при нагревании, с образованием сульфата ртути:

При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат Hg2(NO3)2.

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом:

При этом образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ.



Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.

При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II):

Ртуть также реагирует с галогенами (причём на холоде -- медленно).

Ртуть можно окислить также щелочным раствором перманганата калия:

и различными хлорсодержащими отбеливателями. Эти реакции используют для удаления металлической ртути.

В связи с высокой токсичностью ртуть почти полностью вытеснена из медицинских препаратов. Её соединения (в частности, мертиолят) используются как консервант для вакцин. Сама ртуть сохраняется в медицинских термометрах (один медицинский термометр содержит до 2 г ртути).

Однако вплоть до 1970-х годов соединения ртути использовались в медицине очень активно:

хлорид ртути (I) (каломель) -- слабительное;

меркузал и промеран -- сильные мочегонные;

хлорид ртути (II), цианид ртути (II), амидохлорид ртути и жёлтый оксид ртути(II) -- антисептики (в том числе в составе мазей).

Амальгаму серебра применяют в стоматологии в качестве материала зубных пломб. Ртуть-203 (T1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии.

Ядовиты только парым и растворимые соединения ртути. Металлическая ртуть не оказывает воздействия на организм. Пары могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании -- дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути. Ртуть -- типичный представитель кумулятивных ядов.

Органические соединения ртути (метилртуть и др.) в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.

Гигиеническое нормирование концентраций ртути

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами:

ПДК в населённых пунктах (среднесуточная) -- 0,0003 мг/мі

ПДК в жилых помещениях (среднесуточная) -- 0,0003 мг/мі

ПДК воздуха в рабочей зоне (макс. разовая) -- 0,01 мг/мі

ПДК воздуха в рабочей зоне (среднесменная) -- 0,005 мг/мі

ПДК сточных вод (для неорганических соединений в пересчёте на двухвалентную ртуть) -- 0,005 мг/мл

ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоёмов -- 0,0005 мг/л

ПДК рыбохозяйственных водоёмов -- 0,00001 мг/л

ПДК морских водоёмов -- 0,0001 мг/л

экспертиза водный загрязняющий отходы



Список литературы

Собгайда Н.А. Экологическая экспертиза водных объектов/ Н.А.Собгайда, Л.Н.Ольшанская. Саратов,2007.19 с.

Размещено на Allbest.ru

...