Очистка грунтовых вод, загрязненных предприятием ТЭЦ-2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образовании и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет геосистем и технологий»

(ФГБОУ ВО «СГУГиТ»)

Кафедра «Техносферной безопасности»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: Источники загрязнения среды обитания

Очистка грунтовых вод, загрязненных предприятием ТЭЦ-2

Студент: Попова Валерия Журсуновна

Группа БЖ-21

Преподаватель Гражданников Александр Евгеньевич,

старший преподаватель

Зав. Кафедрой Татаренко Валерий Иванович

Профессор, Д.Э.Н.

Новосибирск 2017

Исходные данные к курсовой работе (проекту)

1. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества;

2. ГОСТ 17.4.2.03-86 (СТ СЭВ 5299-85). Охрана природы и почвы;

3. Информация с официального сайта предприятия ТЭЦ-2.

ГРАФИК выполнения курсовой работы (проекта)
Этапы выполнения курсовой работы (проекта)	Срок выполнения	Отметка о выполнении этапа работы (дата, подпись руководителя)
ВВЕДЕНИЕ
1 МЕСТОРАСПОЛОЖЕНИЕ, ХАРАКТЕРИСТИКА И ОПИСАНИЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ
2 ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД, ЗАГРЯЗНЕННЫХ: а) ионами тяжелых металлов; б) продуктами текстильной промышленности; в) нефтепродуктов.
2.2 ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ РЕКИ КАРАКАН
3.2 КАРТА ГИДРОИЗОГИПС ОКРЕСНОСТИ ЗАГРЯЗНЯЮЩЕГО ОБЪЕКТА
3.3 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОДЫ, ДОБЫТОЙ ИЗ СКВАЖИН
3.4 РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА РЕАГЕНТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ 1000 м3 ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ
Защита

Руководитель_______________________________________

(подпись, дата)

Студент____________________________________________

(подпись, дата)

Содержание

1. Месторасположение, характеристика и описание загрязняющего предприятия

2. Литературный обзор

2.1 Очистка сточных вод

2.2 Показатели качества питьевой воды

3. Экспериментальная часть

3.1 Гидрогеологический разрез реки Каракан

3.2 Карта гидроизогипс окрестности загрязняющего объекта

3.3 Химический состав воды, добытой из скважин

3.4 Расчет количества реагентов для очистки 1000 м3 загрязненной воды

Заключение

Список литературы

Введение

Загрязнение пресных вод -- попадание различных загрязнителей в воды рек, озер, подземных вод. Происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду в отсутствие качественных мер по очистке и удалению вредных веществ.

В большинстве случаев загрязнение пресных вод остаётся невидимым, поскольку загрязнители растворены в воде. Но есть и исключения: пенящиеся моющие средства, а также плавающие на поверхности нефтепродукты и неочищенные стоки. Есть несколько природных загрязнителей. Находящиеся в земле соединения алюминия попадают в систему пресных водоёмов в результате химических реакций.

Однако объём естественных загрязняющих веществ ничтожен по сравнению с производимым человеком. Ежегодно в водные бассейны попадают тысячи химических веществ с непредсказуемым действием, многие из которых представляют собой новые химические соединения. В воде могут быть обнаружены повышенные концентрации токсичных тяжёлых металлов (как кадмия, ртути, свинца, хрома), пестициды, нитраты и фосфаты, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества (ПАВы), лекарственные препараты и гормоны, которые также могут попасть в питьевую воду. Как известно, ежегодно в моря и океаны попадает до 12 млн тонн нефти.

Определённый вклад в повышение концентрации тяжёлых металлов в воде вносят и кислотные дожди. Они способны растворять в грунте минералы, что приводит к увеличению содержания в воде ионов тяжёлых металлов.

Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям воды. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 80 % заболеваний в мире вызваны неподобающим качеством и антисанитарным состоянием воды.

Цель работы:

- Изучить и описать район, загрязненный предприятием ТЭЦ-2;

- Выполнить экспериментальную часть, т.е. построение гидрогеологического разреза и карты гидроизогипс;

- Сделать химический анализ.

1. Месторасположение и описание загрязняющего предприятия

Загрязняющее предприятие ТЭЦ-2 находится по адресу г. Новосибирск, ул. Станционная, 4 (рис. 1).

Рисунок 1 - Расположение ТЭЦ-2 на карте

В городе Новосибирске преобладает централизованное теплоснабжение от ТЭЦ, крупный районных и промышленных котельных.

Новосибирская ТЭЦ-2 (ранее Левобережная ГРЭС) -- предприятие энергетики Новосибирска, входит в состав «Сибирской энергетической компании» (ОАО «СибЭКО»). Как и почти все станции города (кроме НТЭЦ-5) относится к станциям «неблочного» типа (с поперечными связями по пару).

В августе 1941 года ТЭЦ-2 начала свою работу и мощность станции достигла 49 000 киловатт. Поскольку эта турбина имела теплофикационный отбор пара, это позволило станции начать отпуск тепла для отопления квартир левобережной части города.

За период существования ТЭЦ-2 производство энергии выросло с 90 миллионов киловатт/часов в год до 1 724 миллионов. Отпуск тепла увеличился с 20 тысяч Гкал до 2 189 тысяч.

ТЭЦ-2 использует такие виды топлива, как уголь, природный газ и мазут.

Проектным видом топлива для энергоблоков ТЭЦ-2 является смесь Кузнецких углей марок «Т» и «СС» со следующими техническими характеристиками:

- Теплота сгорания (калорийность) угля - 5 662 ккал/кг;

- Зольность Ar - 16,9 %;

- Влажность Wr - 8,3 %.

Кроме того, оборудование станции позволяет использовать природный газ в объеме, необходимо для работы всего оборудования на номинальной нагрузке. Растопочном топливом является мазут - 9 707 ккал/кг. Доля угля в потребляемом топливе составляет 91,09 %, природного газа - 8,77 %, мазута - 0,14%.

На ТЭЦ-2, так же, как и на других, имеется золоотвал (рис. 2). Так, через золопровод ТЭЦ-2 ежегодно выбрасывает 145 тысяч тонн золошлаков. В сутки они сжигают 2 тысяч тонн угля, и 15 процентов от этого -- и есть зола. Золоотвал представляет из себя обширный участок земли, часть которого занимает искусственный водоём, называемый прудом-отстойником. В него и выбрасываются золошлаковые отходы. Когда уровень достигает определённой отметки, поверхность уже бывшего водоёма засыпают грунтом и приступают к эксплуатации нового искусственного озера. Рядом с нынешним прудом как раз расположено такое шлаковое поле. На нём аккуратно рассортированы кучки земли, которой начинают засыпать бывшее озеро.

Принцип работы ТЭЦ:

Поскольку вода (и пар, как её производное) на ТЭЦ является основным теплоносителем, перед тем как она попадет в котел, её необходимо предварительно подготовить. Для того, чтобы в котлах не образовывалась накипь, на первом этапе, воду необходимо умягчить, а на втором, очистить её от всевозможных примесей и включений. Происходит все это на территории химического цеха, в котором расположены все эти емкости и сосуды. Вода перекачивается огромными сосудами и в обязательном порядке ее качество проверяется в лаборатории. Далее происходит подготовка топлива (природный газ, так же, как и вода очищается от механических примесей, сероводорода и углекислого газа).

ТЭЦ - объект стратегический, работающий 24 часа в сутки и 365 дней в году. Поэтому здесь везде, и на всё, есть резерв. Топливо не является исключением. В случае отсутствия природного газа, наша станция может работать на мазуте, который хранится в огромных емкостях.

Рисунок 2 - Золоотвал ТЭЦ-2.

очистка грунтовый вода загрязненный

2. Литературный обзор

2.1 Очистка сточных вод

а) ионами тяжелых металлов

Во многих отраслях промышленности перерабатывают или применяют различные соединения ртути, хрома, кадмия, цинка, свинца. меди, никеля, мышьяка и другие вещества, что ведет к загрязнению ими сточных вод.

Для удаления этих веществ из сточных вод в настоящее время наиболее распространены реагентные методы очистки, сущность которых заключается в переводе растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением их от воды в виде осадков. Недостатком реагентных методов очистки является безвозвратная потеря ценных веществ с осадками.

В качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов используют гидроксиды кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды натрия, различные отходы, например, феррохромовый шлак, который содержит (в %): СаО - 51,3; MgO - 9,2; SiO, - 27,4; Cr2O, - 4,13; А12О3 - 7,2; FeO - 0,73.

Наиболее широко используется гидроксид кальция. Осаждение металлов происходит в виде гидроксидов. Процесс проводится при различных значениях рН.

Значение рН, соответствующие началу осаждения гидроксидов различных металлов и полному осаждению, зависят от природы металлов, концентрации их в растворе, температуры, содержания примесей. Например, при совместном осаждении двух или нескольких ионов металлов при рН = const достигаются лучшие результаты, чем при осаждении каждого из металлов в отдельности. При этом образуются смешанные кристаллы и происходит адсорбция на поверхности твердой фазы ионов металлов, благодаря чему достигается более полная очистка от некоторых металлов.

Очистка восстановлением. Методы восстановительной очистки сточных вод применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используют для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка.

В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанавливают до металлической ртути, которую отделяют от воды отстаиванием, фильтрованием или флотацией. Органические соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути. Для восстановления ртути и ее соединений предложено применять сульфид железа, боргидрид натрия, гидросульфит натрия, гидразин, железный порошок, сероводород, алюминиевую пудру и др.

б) продуктами текстильной промышленности

По объему потребления природной воды и сбросу сточных вод одно из ведущих мест на текстильных предприятиях занимают красительные и отделочные цеха. Сточные воды содержат примеси, загрязняющие волокно, реагенты, отделочные препараты, отходы синтетических ПАВ (поверхностно-активные вещества) и красителей, волокно и другие нерастворенные вещества.

К сточным водам предприятий текстильной промышленности применимы методы механической, физико-химической и биохимической очистки.

Механическая очистка, является наиболее широко распространенным видом очистки загрязнений производственных сточных вод от нерастворенных примесей - взвешенные вещества, по размерам волокна, нити, шерсти, пуха и плотности загрязняющих веществ, превышающих плотности воды.

Для удаления крупных примесей из сточных вод широкое применение получили методы: процеживание, отстаивание, флотация и центрифугирование. Для улавливания волокнистых веществ, применяют различные волокноуловители. При применении которых эффективность улавливания волокна составляет ~85% исходного содержания.

Физико-химическая очистка основывается на использовании различных химических реагентов, таких как коагулянты (вещества, способные вызывать или ускорять процесс объединения мелких взвешенных частиц в группировки вследствие их сцепления при соударениях), флокулянты (вещества, очищающие воду от примесей). При ведении таких реагентов происходит удаление коллоидных (минеральные и органоминеральные частицы почв и грунтов, недиссоциированные и нерастворимые формы гумуса) и тонкодисперсных (находятся в воздухе во взвешенном состоянии) загрязнителей через образование хлопьевидных осадков.

Многие примеси, которые содержатся в сточных водах - это органические вещества, которые могут быть минерализованы микроорганизмами. В таких случаях для очистки применяют биохимический метод. Биохимический метод бывает двух видов:

- аэробный (при доступе кислорода);

- анаэробный (при отсутствии кислорода).

Наиболее широкое применение получил аэробный метод, который обеспечивает более высокую скорость процесса и позволяет достигнуть максимальной деструкции (разрушения) и обезвреживания примесей.

Во время биохимической очистке происходит почти полное обезвреживание органических соединений, но есть такой недостаток, как малая скорость биологических окислительных процессов, для завершения которых требуются большие объёмы очистных сооружений.

Также существуют дополнительные методы очистки, такие как:

- электрохимические;

- микрофильтрации;

- сорбции.

Электрохимические методы основываются на применении электролиза. Очистка сточных вод электрохимическим методом включает в себя удаление растворённых органических примесей путём анодного окисления; путём использования железных или алюминиевых анодов и получения нерастворимых оксигидратов, выпадающих в осадок, - электрокоагуляция (оседание коллоидных систем вследствие действия на них постоянного электрического тока).

Метод микрофильтрации является распространённым методом доочистки. В этом методе используются ультрафильтрационные мембраны. С помощью данного метода происходит глубокая очистка воды и доведение состава концентрата до уровня, при котором регенерация (восстановление) растворенных веществ становится рентабельна.

После биохимической очистки или предварительной очистки физико-химическими методами применяется завершающая стадия доочистки - сорбция, которая является высокоэффективным процессом. Из-за высокой стоимости активированного угля и сложности его термической регенерации, приходится использовать другие сорбенты, такие как местные материалы и отходы производства при их соответствующей обработке.

в) нефтепродуктов

Сегодня нефть и нефтепродукты являются одним из основных видов загрязнения сточных вод. Источниками нефти и ее продуктов являются нефтедобывающие компании, доставка нефтепродуктов, места ее хранения, переработки и использования. Отдельные водообъекты содержат более сотни кубических метров нефтезагрязнений. Построенные в середине прошлого столетия хранилища для нефтеперерабатывающей промышленности сегодня являются источниками загрязнения.

Очистка сточных вод от нефтепродуктов должна:

- максимально извлекать перерабатываемых примесей;

- позволять повторное применение на производстве;

- обеспечивать минимальные выбросы в природные водоемы.

Все способы очистки делятся на два типа:

- механическая очистка;

- биологическая очистка.

Первичным этапом является механический метод очистки, а также он подготовительный к биологическому. На этом этапе удаляются 70-95% загрязнений, но если используются только отстойники, то удаление загрязнений не более 50%.

Механическая очистка может производится различным оборудованием и удаление нефтепродуктов происходит с поверхности воды. Сточные воды проходят очистку фильтрами для удаления механических примесей, именно на этом этапе используются нефтеловушки (сооружение, предназначенное для улавливания нефти и нефтепродуктов из промышленных сточных вод). Нефтеловушки в основном применяются для удаления плотной нефтяной пленки, что характерно при разливе больших объёмов нефти. На начальной и конечной стадии очистки применяются сорбирующие боны, собирающие из толщи воды соединения углерода. Также элементом механической очистки сточных вод можно применить мембранный метод очистки, который является эффективным, но не распространенным. Мембранный метод очистки основан на пропускании только каких-то определенных газообразных или жидких веществ.

Биологическая очистка сточных вод от нефтепродуктов включает в себя обработку биологически-активной средой - это когда вода поступает в резервуар с микроорганизмами, которые поглощают или ускоряют распад определённых соединений и нефтепродуктов. Кроме отстойников с микроорганизмами применяются биофильтры-улавливатели, позволяющие исключить из жидкости остатки элементов, которые не были выловлены ранее.

2.2 Показатели качества питьевой воды

К основным показателям качества питьевой воды относятся:

- органолептические;

- химические;

- микробиологические.

Согласно санитарным нормам питьевая вода должна быть безвредна по химическому составу, безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, и иметь приятные органолептические свойства.

В санитарных нормах и правилах РФ (СанПИН) прописаны нормативы, которым должна соответствовать вода.

В данной работе рассмотрим 10 основных показателей качества воды.

Органолептические показатели, к которым относятся: запах, привкус, цветность и мутность.

1. Запах. Присутствие в воде естественных или искусственных загрязнителей объясняются запахом и вкусом воды. Запах может появиться на нескольких этапах: в исходной природной воде, в процессе водоподготовки, при транспортировке по трубопроводам. Для успешности устранения запахов и привкусов необходимо правильное определение их источников. К примеру, запах тухлых яиц обусловлен наличием в воде сероводорода, гнилостный запах - присутствием природных органических соединений, а химические запахи (бензиновый, фенольный) указывают на антропогенный характер загрязнений.

2. Вкус и привкус воды. Определённый привкус воды обусловлен наличием в ней растворённых природных веществ:

- солоноватый - хлоридом натрия;

- горьковатый - сульфатом магния;

- кисловатый - растворённым углекислым газом, растворёнными кислотами.

Любой вкус воды обеспечивается наличием и концентрацией находящихся в ней примесей.

3. Цветность - естественная окраска природной и питьевой воды. По требованиям данный показатель не должен превышать 20 градусов. Вымываемые из почвы органические вещества (в основном гуминовые и фульвовые кислоты) - главные виновники цветности воды. Повышенная цветность может указывать о возможной её техногенной загрязнённости.

4. Мутность(мг/дм3). При наличии в воде взвешенных веществ неорганического происхождения (карбонаты металлов, гидроокиси железа), органического (коллоидное железо), минерального (песка, глины), и микробиологического (бактериопланктона, фитопланктона, зооплактона) проявляется мутность.

Химические показатели, к которым относят водородный показатель, жесткость, щелочность, минерализацию, неорганические вещества, содержание органических веществ описывают химический состав воды.

5. Окисляемость (мгО/л) - показатель, указывающий на содержание в воде окисляющихся органических и неорганических примесей. Существуют три вида окисляемости: перманганатный, бихроматный, иодатный. Бихроматная окисляемость используется для определения химической потребности в кислороде. Перманганатная окисляемость используется для характеристики питьевой воды на практике. Величина перманганатной окисляемости ниже биохроматной примерно в 3 раза.

6. Водородный показатель - это логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, определяется количественным соотношением в воде ионов H+ и OH-, образованных при диссоциации воды. От величины pH изменяется скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды и многие другие её характеристики. Если pH>7 - это щелочная реакция, а если pH<7 - кислая.

7. Минерализация - характеризует количество неорганических и органичских растворённых веществ. Минерализация влияет на вкусовые качества питьевой воды, без нанесения вреда для своего здоровья можно употреблять воду с минерализацией до 1000 мг/л. При большем значении вкус воды горько-солёный, а с низким уровнем минерализации вкус может отсутствовать вообще.

8. Жесткость - показатель, характеризующий содержание в воде растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием кальция и магния является жёсткой, а с малым - мягкой. Концентрация в воде катионов кальция и магния есть численное выражения жёсткости воды.

9. Влияние железа на организм человека незначительно, но употребление воды с повышенным его содержанием может привести к отложению соединений железа в органах и тканях человека.

10. Азот аммонийный (NH3 и NH4+ ) - характеризует наличие в воде органических веществ животного и промышленного происхождения. Их источники: животноводческие фермы, сточные воды сельскохозяйственных угодий, предприятий пищевой и химической промышленности, которые являются продуктами распада мочевины и белков. Содержание в воде аммония не должно превышать 2,0 мг/л.

3. Экспериментальная часть

3.1 Гидрогеологический разрез реки каракан

Гидрогеологические разрезы строятся обычно в двух разных масштабах: горизонтальный масштаб определяется масштабом карты, вертикальный масштаб должен обеспечить чёткое расчленение элементов разреза по вертикали. Как правило, для среднемасштабных разрезов используют вертикальный масштаб 1:1000 или 2:2000, а для крупномасштабных от 1:100 и до 1:500. Ориентировать разрезы следует так, чтобы они приходили через исследуемые водопункты и скважины [8].

Для построения гидрогеологического разреза необходимо:

1. Гипсометрические отметки поверхности земли по направлению разреза;

2. Геолого - литологические колонки скважин, шурфов и других выработок по линии разреза или вблизи её;

3. Результаты гидрометрических наблюдений на поверхности по линии разреза (наличие болот, источников, мочежин, отметки уровней воды в реках, озёрах и так далее);

4. Результаты наблюдений за уровнем грунтовых вод (глубина появления и стабилизации уровня);

5. Результаты наблюдений по тем специальным параметрам гидрогеологической обстановки, которые входят в содержание разрезов (дебиты скважин и источников, минерализация или содержание отдельных компонентов, водные свойства пород или температура) [2].

В следующей последовательности разрез строится на миллиметровой бумаге:

1. Нужно определить положение левого конца разреза и зафиксировать его вертикальной прямой, на которую нужно нанести точку, она должна соответствовать максимальной отметке рельефа поверхности. Далее разбиваем прямую на равные интервалы (0,5 - 1,0 см) по всей высоте разреза, затем нужно нанести на неё значения абсолютных отметок.

2. Провести горизонтальную прямую по отметке уровня моря или основания разреза, разметить её на равные интервалы. Нанести первый водопункт слева, отступив от края разреза на 0,5 - 1,0 см, а потом нанести остальные водопункты с учётом их масштаба.

3. Далее построить гипсометрический профиль, нанеся отметки поверхности земли у каждого водопункта.

4. Шурфы, скважины, колодцы выделить вертикальными линиями от поверхности земли до забоя (это глубина шурфа, скважины и колодца).

5. Привести данные по составу пород в виде литологической и гидрогеологической характеристик на разрезе (мергели, известняки, глины, пески, техногенные грунты и т.д.). По вертикали отмечают при этом границы типов пород. Соединяя точи между собой, результатом получают поля распространения пород одного типа.

6. Отметки появления и стабилизации уровня для безнапорных вод совпадают, поэтому соединив их, в результате получают депрессионную кривую. Для напорных вод указывают уровень вертикальной прямой вдоль скважины и соединяют кривой напора в различных водопунктах. Эта кривая не связана с уровнем поверхностных вод она может проходить и выше поверхности земли.

Заключение: согласно заданию, был выполнен гидрогеологический разрез (рис. 3) по данным разведочного бурения и наблюдения за подземными водами. Привели по разрезу характеристику водоносных горизонтов, определили условия их залегания, описали участки и характер дренирования, связь с поверхностными водами и взаимосвязь между водоносными горизонтами. Описание разрезов по скважинам в табл. 5.2 и 5.3. Расчётные данные приведены по вариантам в табл. 5.4 (мой вариант - №1)

Таблицы 5.2 - Описание разрезов по скважинам

Таблицы 5.3 - Описание разрезов по скважинам

Таблица 5.4 - Условия варианта №1 для построения гидрогеологического разреза

Рисунок 3 - Гидрогеологический разрез

3.2 Карта гидроизогипс окрестности загрязняющего объекта

Масштаб карты зависит от характера проводимых гидрогеологических исследований (обычно 1:10000, 1:200000 или более мелкие карты). Для построения карты используются данные замеров уровней грунтовых вод в скважинах, шурфах, горных выработках, колодцах, отметками источников, сведениями водомерных постов. Все данные используемые при построении карты гидроизогипс, должны быть взяты на одну дату, то есть получены по единовременным замерам всех точек наблюдения [2].

Глубина залегания грунтовых вод в каждой точке замера пересчитываются на абсолютные или относительные отметки:

Hв = Hз-h,

где Нв - абсолютная отметка уровня грунтовых вод;

Нз - абсолютная отметка поверхности земли;

h - глубина залегания грунтовых вод;

После нанесения на картографическую основу значений параметра приступают к интерполяции для определения регионального положения значений. Для каждой точки замера значения представляются в виде дроби: в числителе - абсолютная отметка уровня грунтовых вод, в знаменателе - глубина залегания грунтовых вод. Соединяя точки равных значений, проводят изолинии.

Карты гидроизогипс обязательно характеризуется линиями потоков. Линии потоков проводят так, чтобы они пересекали изолинии только под прямым углом. Направление фильтрации указывается стрелкой. Линии потоков проводят в наиболее важных или характерных направлениях.

После построения карты гидроизогипс приступают к выделению зон разных глубин залегания подземных вод. Для этого используются все данные по глубинам залегания грунтовых вод в водопунктах. На источниках (мочежинах, болотах, урезов поверхностных водоёмов и водотоков) глубина залегания принимается и равняется нулю.

По карте гидроизогипс определяют наиболее важные участки территории и строят гидрогеологический разрез. Иногда разрезы могут иметь самостоятельное значение [2].

Заключение: загрязняющий объект находится на возвышенной части вокруг образует пятно, которое движется вниз по склону под действием силы тяжести достигая родников, а далее достигая нашей реки по поверхности, и конечно же, вредные компоненты попадают в воду. Данные для построения карты гидроизогипс в табл. 5.5.

Таблица 5.5 - Данные для построения карты гидроизогипс

Рисунок 4 - Карта гидроизогииипс

3.3 Химический состав воды, добытой из скважин

Сегодня скважина считается одним из наиболее распространённых методов организации водоснабжения. Этот метод является: экологичным, рациональным и эффективным.

Анализ воды из скважины необходим для точного определения состава жидкости, т.к. пробы позволяют получить данные о наличии в воде примесей и микроэлементов, и дают возможность определить уровень её загрязнённости.

Результаты проб воды из скважин дают характеристики о чистоте источника, возможности ежегодного применения воды из анализируемой скважины, надобности установки дополнительных фильтрационных систем, необходимости поиска альтернативного источника водообеспечения.

Химический анализ состава вод даёт информацию о пригодности воды в различных направлениях, выявляет уровень агрессивности для металлических и бетонных конструкций. Результат анализа выражается в весовой, эквивалентной и процент - эквивалентной форме.

Весовая форма - это воды в ионно-солевом составе, выражаются они в миллиграммах (граммах) в 1 дм3 или 1 кг воды.

Эквивалентная форма позволяет определить взаимодействие между ионами и их способности участвовать в химических реакциях, так же можно оценить качество воды и установить генезис вод. Форма записи в расчётах используется в мг/дм3. Так же на основе эквивалентной формы можно определить погрешность измерений анализа химического состава воды. Удовлетворительным анализ воды считается тогда, когда его погрешность составляет менее 5%.

Относительную долю участия иона в создании и формировании солевого состава воды показывает процент - эквивалентная форма. Для решения процентного содержания анионов и катионов их сумму принимают за 100% и рассчитывают процент содержание каждого аниона и катиона по отношению к сумме [2].

Жёсткость воды - это содержание в воде солей Ca2+ и Mg2+. Жёсткости по видам разделяются на общую, карбонатную, временную (устранимую), неустранимую (постоянную) и некарбонатную.

Общая жёсткость ЖО определяется как сумма ионов Ca2+ и Mg2+ в 1 дм3 воды и складывается из карбонатной ЖК и некарбонатной ЖНК жёсткости:

ЖО = ЖК + ЖНК,

ЖО = Ca2+ + Mg2+ = 3,57 + 2,87 = 6,44

Минерализация воды (М) - это сумма минеральных веществ в граммах или миллиграммах, которая содержится в 1 дм3 воды. Для нахождения и определения минерализации суммируют все ионы, определённым химическим анализом выраженных в весовой форме.

Оценка агрессивности подземных вод. С присутствием в воде ионов водорода, диоксида углерода, сульфатов и магния вода становится агрессивной. Эти свойства воды проявляются по отношению к бетону и металлам в виде их разрушения. Эта разрушительная способность и есть агрессивность. Различают несколько видов агрессивности: углекислотная, выщелачивающая, общекислотная, сульфатная, магнезиальная, кислородная.

1. Углекислотная - состоит в разрушении бетона в результате растворения CaCO3 под действием агрессивной углекислоты (CO2) и может быть выражена уравнением:

CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 = Ca2+ + 2HCO3-

Максимальное содержание агрессивности CO2, допустимо при наиболее опасных условиях, является 3 мг/л, при наименее опасных - 8,3 мг/л.

2. Выщелачивающая - происходит за счет растворения карбоната кальция и вымывания из бетона гидрата окиси кальция, определяется величиной временной жесткости, зависящей от HCO3-, проявляющейся в ультрамягких или мягких водах. В зависимости от состава цемента и условий, в которых находится сооружение, вода обладает выщелачиваемой агрессивностью при минимальном содержании HCO3- от 0,4 до 1,5 мг-экв/л.

3. Общекислотная зависит от содержания в воде pH. Особенную активность имеют воды с pH < 5

4. Сульфатная - при высоком содержании ионов SO42-, при этом, в случае проникновения воды в тело бетона, при кристаллизации образуются соли, в результате чего происходит увеличение объёма. Когда используется обычный цемент вода агрессивна при содержании SO42- от 250мг/л и более, а при использовании сульфатостойких цементов - от 4000 мг/л и более.

5. Магнезиальная - при высоких содержаниях иона Mg2+, ПДК которого зависит от сортов цемента.

6. Кислородная вызывается содержащимся в воде растворённым кислородом и проявляется преимущественно по отношению к металлическим конструкциям. Например, в водопроводных трубах образует ржавчину.

Агрессивность воды по отношению к металлу связана с коррозирующей способностью вод. По величине коэффициента коррозии различают следующие группы вод (содержание Са2+ в мг/дм3):

- коррозирующие, КK > 0;

- полукоррозирующие, КK < 0, но КK + 0,05Са2+ > 0;

- некоррозирующие, КK + 0,05Са2+ < 0.

3.4 Расчет количества реагентов для очистки 1000 м3 загрязненной воды

Определим пригодность воды для питья, опираясь на результаты химического анализа природных вод (табл. 5.6) и расчеты по вариантам (мой вариант - №1):

Таблица 5.6 - Результаты химического анализа природных вод

K+ = 2 0,051

Na+ = 32 1,391

Ca2+ = 75 3,571

Mg2+ = 35 2,869

HCO3- = 281 4,607

SO42- = 134 2,792

Al3+= 0,03 0,003

CI- = 23 0,648

Fe2+ = 0,1 0,005

Pb2+ = 0,05 0,000048

Zn2+ = 0,2 0,006

Hg2+ = 0,001 0,00000997

Cu2+ = 2,0 0,063

F- = 0,5 0,0263

NO3- = 5,0 0,0805

Mn2+ = 0,05 0,002445

pH = 7,4

Вода не пригодна для питья потому что присутствуют превышения по ПДК ионов тяжёлых металлов

[H+] = 10-7,4 3,98*10-8

[OH-] = 10-14+7,4 2,51*10-7

rk+ = 7,9585

ra- = 8,1538

Погрешность: Е =(rk+ - ra-)/( rk+ + ra-) *100% = 1,2%

Минерализация (М) = 589,931 мг/л, относится к слабоминерализованной

Ж0 = Ca2+ + Mg2+ = 3,57 + 2,87 = 6,44

По величине коэффициента коррозии различают следующие группы вод (содержание Са2+ в мг/дм3):

Кк = Mg2+- HCO3- = 2,869 - 4,607 = -1,738

Кк + 0.05 * Ca2+ > 0

(-1,738 + 0,05 * 75 = 2,012 мг/дм3) - вода относится к полукоррозирующей группе.

Заключение: Вода не пригодна для питья, т.к. превышены нормы ПДК по таким тяжёлым металлам как ртуть, свинец, медь. В данной сточной воде отсутствуют все виды агрессивности к бетону, а агрессивность к металлу присутствует, для установки которая будет очищать данную воду нужно взять обычный бетон и арматуру. Ниже представлен расчёт количества реагентов для очистки воды (рис. 5):

Рисунок 5 - Расчет реагентов для очистки воды

Заключение

В ходе написания курсовой работы был изучен район загрязняющего объекта (ТЭЦ-2), описано его расположение и деятельность предприятия. Были подведены такие итоги: предприятие находится в черте города, оно наносит большой вред не только окружающей среде, но и влияет на здоровье людей, а особенно проживающих рядом.

Согласно заданию, был построен гидрогеологический разрез и карта гидроизогипс, она позволила определить где расположен загрязняющий объект и в каком направлении распространяются сточные воды попадая в водоносные горизонты.

Был изучен химический состав анализа воды из скважин и выявлены следующие превышения: по ртути, меди, свинцу. Были выданы рекомендации по строительству очистного сооружения, для очистки воды и были рассчитаны реагенты для 1000 м3 воды и доведения её пригодной для питья.

ТЭЦ имеет огромное количество негативных факторов, но и без него мы не сможем жить. Я считаю, что проблемы с выбросами, золоотвалами и прочими, исходящими от предприятия не решатся еще долгое время, поэтому экологическое состояние будет ухудшаться.

Список литературы

1. Инженерная защита окружающей среды. - Спб.: Лань. - 2012. - С.22, 199-205;

2. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды, - М.: Научный мир, 2001 - 328 с;

3. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды: Процессы и аппараты. - 4-е изд., перераб. и доп.-К: Наук. думка, 1983. - 527 c;

4. Гавич И.К., Лучшева А.А., Семенова-Ерофеева С.М. Сборник задач по общей гидрогеологии. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1985. 412 с.;

5. Улучшение качества природных вод и очистка сточных вод: учебник для вузов / А.А. Ауланбергенов, О.З. Зубаиров, Е.И. Колдеев, и др, - Алматы, 2012. - 188 стр.

6. Яковлев С.В., Ворнов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: - М.: АСВ, 2004. - 704 с.

7. Проскуряков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - Л.: Химия, 1997.

8. Шабанов В.В. Методика эколого - водохозяйственной оценки водных объектов: учеб. Пособие. В.В. Шабанов, В.Н. Маркин. - М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2009. - 154 с.

9. Родионова А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности. - Калуга: Изд-во Н. Бочкарёвой. - 2000.

10. Петров Н.С, Потапов А.А. Общая гидрогеология. СПб.: ГГИ (ТУ), 1993.

Размещено на Allbest.ru

...