Экологическая экспертиза водного объекта

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования Энгельсский технологический институт

(филиал  СГТУ)

    Кафедра:  «Охрана окружающей среды »

Принята Проверена

_____________________                          ________________________

« _____ » 2011 год          « _____ »__________2011год

                                                                             ________________________                              __________________________

                   подпись                                                                           подпись преподавателя 
 
 

    Контрольная работа

    по  дисциплине: «Оценка воздействия  на окружающую среду и экологическая  экспертиза»

    Экологическая экспертиза водного  объекта

                                                                      Выполнила: студентка группы

ООС-51, ВЗФ

Баранова  О.А

№062024

г. Энгельс 2011 г.

     I. Экологические проблемы Производства химических источников тока

     Химическими источниками тока называются устройства, в которых свободная энергия  пространственно разделенного окислительно-восстановительного процесса, протекающего между активными веществами, превращается в электрическую энергию.

     После создания принципиально нового источника  энергии – электромагнитного  генератора – химические источники  тока потеряли свое первостепенное значение. Генераторы превзошли своих предшественников по экономическим и техническим параметрам, но ХИТ продолжали совершенствоваться и развиваться как автономные источники для средств связи.

     Примечателен  тот факт, что при одновременном  включении всех ХИТ, находящихся  в эксплуатации, можно получить мощность, соизмеримую с суммарной мощностью  всех электростанций мира.

     Основу  химических источников тока составляют два электрода (катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель), контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

     В современных химических источниках тока используются:

• в качестве восстановителя (на аноде) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;
• в качестве окислителя (на катоде) — оксид свинца(IV) PbO₂, гидрооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV) MnO₂ и другие;
• в качестве электролита — растворы щелочей, кислот или солей.

     По  возможности или невозможности  повторного использования химические источники тока делятся на:

• гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций, невозможно перезарядить;
• электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) — перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить;
• топливные элементы (электрохимические генераторы) — устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно.

     Следует заметить, что деление элементов  на гальванические и аккумуляторы до некоторой степени условное, так  как некоторые гальванические элементы, например щелочные батарейки, поддаются  перезарядке, но эффективность этого  процесса крайне низка.

     По  типу используемого электролита  химические источники тока делятся  на кислотные (например свинцово-кислотный аккумулятор, свинцово-плавиковый элемент), щелочные (например ртутно-кадмиевый элемент, никель-цинковый аккумулятор) и солевые (например, марганцево-магниевый элемент, цинк-хлорный аккумулятор).

       Экологические проблемы, обусловленные  производством электрических устройств  и оборудования, заключаются в  опасности загрязнения окружающей  среды и необходимости переработки  материалов, представляющих собой  отходы процесса производства. Где  это возможно, желательно вторично использовать конечный продукт по истечении его срока годности. Необходимо, насколько это возможно, предотвращать выброс в атмосферу воздуха, загрязненного кислотой, щелочью, свинцом, кадмием и другими потенциально опасными веществами, а также загрязнение воды отходами аккумуляторного производства. Там, где этого избежать нельзя, необходимо контролировать предписанные законом ПДК. Использование аккумуляторов может вызвать озабоченность органов здравоохранения. Протечка свинцово-кислотных или щелочных аккумуляторов приводит к ожогам электролитом. При перезарядке больших свинцово-кислотных аккумуляторов может выделяться водород, что в закрытых помещениях увеличивает опасность взрывов и пожаров. Утечка тионил хлорида или диоксида серы из больших литиевых аккумуляторов может быть причиной вредного воздействия диоксида серы, паров соляной кислоты, продуктов горения лития и т.д. Известен даже случай отравления со смертельным исходом (Ducatman, Ducatman and Barnes 1988). Утечки могут представлять опасность и в процессе выпуска аккумуляторов. 
Производители аккумуляторов стали осознавать возрастающую экологическую опасность при утилизации аккумуляторов, содержащих токсичные тяжелые металлы, когда их просто выбрасывают на свалку или сжигают вместе с бытовым мусором. Утечки тяжелых металлов с мусорных свалок или из труб мусоросжигательных установок могут привести к загрязнению воды и воздуха. Производители осознали необходимость снижения содержания ртути в аккумуляторах, в частности, в пределах, допускаемых современной технологией. Кампания за исключение применения ртути началась еще до принятия закона, предложенного Европейским союзом - "Директива исполнительного комитета об аккумуляторах". Вторичное использование - второе потенциальное направление защиты окружающей среды. Никель-кадмиевые аккумуляторы могут быть утилизированы относительно легко. Восстановление кадмия весьма эффективно, и он повторно используется в никель-кадмиевых аккумуляторах. Никель впоследствии может использоваться в производстве стали. Тем не менее, предварительные экономические расчеты показали, что утилизация никель-кадмиевых аккумуляторов неэффективна. Но можно рассчитывать, что прогресс в технологии исправит положение. Элементы с оксидом ртути, которые охвачены "Директивой исполнительного комитета об аккумуляторах", первоначально использовались в слуховых аппаратах; в настоящее время они заменяются литиевыми или воздушно-цинковыми батареями. Элементы с оксидом серебра повторно используются в ювелирной промышленности - главным образом благодаря ценности серебра. 
    При вторичном использовании опасных для здоровья материалов необходимо принимать меры предосторожности, аналогичные используемым в производственных процессах. Например, во время переработки серебряных аккумуляторов рабочие могут подвергаться воздействию паров ртути и оксида серебра.

     Ремонт  и утилизация свинцово-кислотных  аккумуляторов могут привести не только к отравлению свинцом рабочих  и даже их семей, но также к значительному  загрязнению свинцом окружающей среды (Matte et al. 1989). Во многих местах, и особенно в странах Карибского бассейна и Латинской Америки, свинцовые пластины автомобильных аккумуляторов обжигают с целью получения оксида свинца для керамических глазурей.

     Очистка сточных вод гальванического  производства и сокращение поступления гальванических отходов в окружающую среду является важной задачей промышленных предприятий, на которых в технологическом процессе производится обработка поверхности металлов и пластиков и нанесение гальванических покрытий.

     Использование в гальваническом производстве и  производстве печатных плат электролитов различного состава для нанесения  гальванических покрытий, с целью  придания изделиям требуемых технических  характеристик, создает многообразие загрязнений промывных и сточных вод, поступающих на очистные сооружения. Исходя из фазового состояния вещества в сточной воде, все загрязнения можно подразделить на четыре типа:

• взвеси в виде тонкодисперсных эмульсий и суспензий;
• высокомолекулярные соединения и коллоиды;
• растворенные в воде органические вещества;
• растворенные в воде соли (кислоты, щелочи).

     Для каждого типа загрязнений существуют свои методы очистки сточных вод. Так, для очистки воды от взвешенных веществ наиболее эффективными являются методы, основанные на использовании  сил гравитации, флотации, адгезии. Для очистки воды от коллоидов  и ВМС эффективен метод коагуляции. Органические вещества наиболее эффективно извлекаются из воды в процессе очистки  на сорбционных фильтрах и установках нанофильтрации. Растворимые неорганические загрязнения, представляющие собой электролиты, удаляют из сточных вод гальванического производства переводом ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения, используя для этого реагентный метод или мембранные методы обессоливания (обратный осмос, электродиализ).

     По  технологическим процессам и, соответственно, применяемому оборудованию, методам  очистки сточных вод гальванического  производства можно дать следующую  классификацию:

• механические / физические (отстаивание, фильтрация, выпаривание);
• химические (реагентная обработка);
• коагуляционно-флотационные (флотация, флокуляция, коагуляция);
• электрохимические (электрофлотация, электродиализ, электролиз);
• сорбционные (сорбционные фильтры, ионообменные фильтры);
• мембранные (ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, электродиализ);
• биологические.

     Тем не менее, представленные выше методы очистки сточных вод гальванического  производства, (за исключением вакуумного выпаривания, которое при прямом применение является нерентабельным как  по капитальным так и по эксплуатационным затратам) самостоятельно не позволяют  достичь выполнение современных  требований: очистка до норм ПДК  сточных вод, особенно по тяжелым металлам, таким как медь; возврат воды на оборотное водоснабжение гальванического производства; низкая стоимость очистки, утилизация ценных компонентов. Невозможность достижения требований ПДК усугубляется сложным финансовым положением промышленных предприятий РФ. Основным путем решения данной проблемы является внедрение новых технологий очистки воды и оптимизация водопотребления гальванического производства.

  II.Оборудование для очистки сточных вод

     Очистка стоков затруднена, так как не удается выделить металлы из шлама сложного состава. Для снижения количества тяжелых металлов в сточных водах до предельно допустимых концентраций (ПДК) необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей, возвращать в технологический процесс, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку.

     Электрофлотатор может работать, как самостоятельно, так и в комбинации с другим оборудованием, например в качестве промежуточного звена (отстойник – фильтр) между грубой (реагентной) и тонкой очисткой (ультрафильтрация – обратный осмос). 

     Схема электрофлотатора: 1 – Камера флокуляции (грубой очистки), 2 – Патрубки для подачи сточной воды, 3 – Патрубки для дренажа (технологического слива), 4 – Патрубок для отвода шлама, 5 – Камера для сбора шлама, 6 – Пеносборное устройство, 7 – Уровень воды в аппарате, 8 – Перегородки, 9 – Электродвигатель, 10 – Патрубок для отвода очищенной воды, 11 – Гидрозатвор, 12 – Камера флотации (тонкой очистки), 13 – Электродные блоки, 14 – Токоподводы. Потоки: I – Сточная вода, II – Очищенная вода, III – Флотошлам

     Электрофлотатор изготовляется в форме прямоугольной емкости из полипропилена, состоящей из нескольких камер с расположенными в них электродными блоками. Корпус аппарата оборудован входными и выходными патрубками с фланцами для присоединения к трубопроводам. В верхней части аппарата на раме монтируется автоматизированное пеносборное устройство расположенное выше уровня воды и состоящее из электродвигателя и транспортера с лопатками для сбора образующейся пены (шлама). Пеносборное устройство приводится в движение электродвигателем.