Экологическая экспертиза водного объекта

     Процесс электрофлотации проходит следующим образом: Сточная вода поступает через патрубки 2 в нижнюю часть камеры флокуляции (грубой очистки) 1, переливается через перегородку 8 в камеру флотации (тонкой очистки) 12 и через отверстие в нижней части поступает в сборник очищенной воды 11, обеспечивающий контроль уровня в установке. После наполнения аппарата жидкостью включают источник питания, и на электроды 13 подается ток. В результате протекания процесса электролиза воды на поверхности электродов идёт выделение газовых пузырьков, которые, поднимаясь вверх, взаимодействуют с дисперсными частицами загрязнений с образованием флотокомплексов «частица-пузырьки газа». Плотность образующихся флотокомплексов меньше плотности воды, что обеспечивает их подъём на поверхность сточной жидкости и образование пенного слоя (флотошлама), состоящего из газовых пузырьков, водных прослоек и дисперсных частиц загрязнений.

     Очищенная вода через патрубки 10 вытекает из аппарата. Пенный слой периодически удаляется  с поверхности сточной воды пеносборным устройством в направлении против ее течения в камеру 5 с конусным днищем, располагаемую в торце аппарата со стороны входа в него сточной воды. Удаление шлама происходит через патрубок 4. Выделяющиеся газы удаляются вытяжным зонтом, расположенным над электрофлотатором.

     Модуль  конструктивно разделен на 2 части продольной перегородкой, разделяющей потоки воды и шлама в электрофлотаторе. Такая конструкция позволяет использовать электрофлотатор для обработки, как двух различных стоков (при независимом подключении камер), так и одного общего стока (при параллельном подключении камер). Слив жидкости из электрофлотатора осуществляется через дренажные штуцера 3.

     Интенсификация  процесса флотации осуществляется путем дополнительного применения реагентов – коагулянтов и флокулянтов.

     II. Расчеты

     g =63м³/ч =0,017 м³/с

1.Нахождение  ПДС:

ПДС= С_пдс* g =0,046*0,017= 0,00078

2.Нахождение концентрации предельно-допустимого сброса:

С_пдс= n(ПДК-С_ф) +С_ф= 2,111*(0,03 -0,015)+0,015 =0,046 мг/л

3. Нахождение  фоновой концентрации в растворе:

С_ф= 0,5* ПДК= 0.5*0.03=0.015мг/л

4.Расчет  кратности общего разбавления:

n = n_o*n_н  ,где  n_н =1

n₀= = = 2,111

n = n_o*n_н  = 2,111* 1 =2,111

5. Расчет коэффициента смешения:

Ɣ= = =0,00045

ξ= при  выпуске в стержень =1,5

α =φ*ξ=1,05*1,5 =1,5 = 1,57*0,75=1,17

φ =L/L_пр=1000/950=1.05

D= = =0.0073

6. Расчет концентрации загрязняющего вещества в контрольном створе:

С_р=  =  =  24,6  мг/л

7.Проверка  правильности расчета:

n_{o1 =}  =  2,145

После установки  очистного оборудования концентрация в створе С_створа уменьшится на процент очистки.

8.Расчет  С_створа  (массы выброса после очистки)

С_створа -100%

Х₁-  98%

Х₂- 97%

Х=(1-(1-0,98)(1-0,98)(1-0,97)(1-0,97))= (1-0,00000036)=99,999

Х= С_створа *99/100 =52*99,999%/100%= 51,9948

С_{створа 1} = С_створа –х = 52-51,99948=0,00052мг/л

Вывод: С_створа=0,00052мг/л≤ ПДК (0,03мг/л), таким образом  очистка стоков  производства химических источников тока проведена эффективно.  

  IV.Химическая ,физическая и токсикологическая характеристика выбрасываемого объекта

СВИНЕЦ (лат. Plumbum), Pb, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 82, атомная масса 207,2.

Свинец  обычно имеет грязно-серый цвет, хотя свежий его разрез имеет синеватый  отлив и блестит. Однако блестящий  металл быстро покрывается тускло-серой  защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см3) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца

Свинец  очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

        По химическим свойствам свинец  – малоактивный металл: в электрохимическом  ряду напряжений он стоит непосредственно  перед водородом. Поэтому свинец  легко вытесняется другими металлами  из растворов его солей. Если  опустить в подкисленный раствор ацетата свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца. Наиболее типична для свинца степень окисления +2; соединения свинца(IV) значительно менее устойчивы. В разбавленных соляной и серной кислотах свинец практически не растворяется, в том числе из-за образования на поверхности нерастворимой пленки хлорида или сульфата. С крепкой серной кислотой (при концентрации более 80%) свинец реагирует с образованием растворимого гидросульфата Pb(HSO4)2, а в горячей концентрированной соляной кислоте растворение сопровождается образованием комплексного хлорида H₄PbCl₆. Разбавленной азотной кислотой свинец легко окисляется:

Pb + 4HNO₃ = Pb(NO₃)₂ + 2NO₂ + H₂O.

В присутствии  кислорода свинец растворяется также  в ряде органических кислот. При  действии уксусной кислоты образуется легкорастворимый ацетат Pb(CH₃COO)₂ (старинное название – «свинцовый сахар»). Свинец заметно растворим также в муравьиной, лимонной и винной кислотах. Растворимость свинца в органических кислотах могло раньше приводить к отравлениям, если пищу готовили в посуде, луженной или паянной свинцовым припоем. Растворимые соли свинца (нитрат и ацетат) в воде гидролизуются:

Pb(NO₃)₂ + H₂O = Pb(OH)NO₃ + HNO₃.

  При  нагревании свинец реагирует  с кислородом, серой и галогенами. Так, в реакции с хлором образуется  тетрахлорид PbCl₄ – желтая жидкость, дымящая на воздухе из-за гидролиза, а при нагревании разлагающаяся на PbCl₂ и Cl₂. (Галогениды PbBr₄ и PbI₄ не существуют, так как Pb(IV) – сильный окислитель, который окислил бы бромид- и иодид-анионы.) Тонкоизмельченный свинец обладает пирофорными свойствами – вспыхивает на воздухе. При продолжительном нагревании расплавленного свинца он постепенно переходит сначала в желтый оксид PbO (свинцовый глет), а затем (при хорошем доступе воздуха) – в красный сурик Pb₃O₄ или 2PbO·PbO₂. Это соединение можно рассматривать также как свинцовую соль ортосвинцовой кислоты Pb₂[PbO₄]. С помощью сильных окислителей, например, хлорной извести, соединения свинца(II) можно окислить до диоксида:

Pb(CH₃COO)₂ + Ca(ClO)Cl + H₂O = PbO₂ + CaCl₂ + 2CH₃COOH

 Диоксид свинца – сильный окислитель. Струя сероводорода, направленная на сухой диоксид, загорается; концентрированная соляная кислота окисляется им до хлора:

PbO₂ + 4HCl = PbCl₂ + Cl₂ + H₂O,

сернистый газ  – до сульфата:

PbO₂ + SO₂ = PbSO₄,

а соли Mn²⁺ – до перманганат-ионов:

5PbO₂ + 2MnSO₄ + H₂SO₄ = 5PbSO₄ + 2HMnO₄ + 2H₂O.

Диоксид свинца образуется, а затем расходуется  при зарядке и последующем  разряде самых распространенных кислотных аккумуляторов. Соединения свинца(IV) обладают еще более типичными амфотерными свойствами.

Диоксид свинца, реагируя со щелочью, также образует комплексный плюмбат(IV):

PbO₂ + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Pb(OH)₆].

Водой тетраацетат мгновенно гидролизуется до PbO₂ и CH₃COOH. Тетраацетат свинца находит применение в органической химии в качестве селективного окислителя. Например, он весьма избирательно окисляет только некоторые гидроксильные группы в молекулах целлюлозы, а 5-фенил-1-пентанол под действием тетраацетата свинца окисляется с одновременной циклизацией и образованием 2-бензилфурана. Органические производные свинца – бесцветные очень ядовитые жидкости. Один из методов их синтеза – действие алкилгалогенидов на сплав свинца с натрием:

4C₂H₅Cl + 4PbNa = (C₂H₅)₄Pb + 4NaCl + 3Pb

     Свинец  является ядом, действующим на все  живое и вызывающим изменения особенно в нервной системе, крови и сосудах. Он активно влияет на синтез белка, является энергетическим балансом клетки и ее генетическим аппаратом. Многие факты говорят в пользу денатурационного механизма действия. Он подавляет ферментативные процессы превращения порфиринов и инкорпорацию железа в протопорфирин с образованием гемма. Дети более чувствительны к свинцу.

     Все соединения свинца действуют в общем сходно. Разница в токсичности объясняется лишь одинаковой растворимостью их в жидкостях организма, в частности в желудочном тракте. Однако и труднорастворимые соединения свинца подвергаются в кишечнике изменениям, в результате чего их растворимость и всасываемость сильно повышаются. Растворимость карбоната и оксида свинца в крови выше, чем в воде. Боросиликат свинца нерастворим в воде, однако в печени и костях отравляемых животных свинец обнаруживается. То же самое относится и к сульфиду свинца, который при поступлении в организм через дыхательные пути вызывал у белых крыс и морских свинок симптомы хронического отравления, характерные для отравления другими соединениями свинца. Свинцовые белила, сульфат и оксид свинца токсичнее других его соединений.

     Особым  действием характеризуются лишь соединения свинца, содержащие токсический  анион: арсенаты, хроматы и азид свинца. При хроническом отравлении арсенатом  свинца интоксикация протекает как  мышьяково-свинцовая. Высокой токсичностью обладает и пыль стеарата свинца. Хромат свинца при введении в брюшину не ядовит, в то же время у обследованных 185 человек, подвергавшихся в течение двух месяцев его воздействию (концентрация 1,6-7,34), было выявлено повышенное содержание свинца в моче и увеличенное число базофильно-зернистых эритроцитов.

     На  основании результатов опытов на морских свинках соединения свинца располагают следующим образом  по убывающей токсичности: нитрат > хлорид > лактат >оксид > олеат > карбонат > стеарат > фосфат. При этом фосфат свинца отравления не вызвал.

     В картине хронического отравления можно  выделить следующие основные синдромы: 1) изменения нервной системы; 2) энцефалопатия; 3) двигательные расстройства; 4) чувствительная форма полиневрита, имеющая место  при скрыто текущих и умеренно выраженных формах интоксикации; 5) поражение  анализаторов на ранних этапах интоксикации:

     а) изменение системы крови;

     б) обменные и эндокринные нарушения;

     в) изменения желудочно-кишечного тракта;

     г) изменения сердечно-сосудистой системы;

     д) прочие проявления интоксикации.

     Предельно допустимая концентрация для свинца и его неорганических соединений 0,01 мг/м3 а среднесменная концентрация 0,007мг/м3. Для цирконата – титаната свинца 0,1 мг/м3. Пыль оптического стекла, содержащего свинец, рекомендовано нормировать по свинцу, то есть 0,01 мг/м3. Для пыли свинцово-силикатного волокна марок В-50 и В-70 и пыли трехосновного сульфата свинца – 0,01 мг/м3 в пересчете на свинец. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы 

1. Смит,  Н.А Проблемы  Здравоохранения и экологии./ Н.А. Смит/.

2. Израэль, Ю.А Экология и контроль состояния природной среды./ Ю.А. ,Израэль/- М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.

3. Опекунов А.Ю Экологическое нормирование./ А.Ю. Опекунов - СПб.: Внии Океология, 2001. 216 с.

4. Ахметов, Т.Г, Порфирьева Р.Т. Химическая технология неорганических веществ. т. 1/ Т.Г Ахметов , Р.Т Порфирьева - М.: Высшая школа, 2002. 688 с.