Домашняя работа:

1. Что называется биомассой?

2. Каковы основные источники потенциала биоэнергетики?

3. Какими способами можно получить электрическую энергию из биомассы?

4. В чем преимущества биомассы как топлива в отличии от ископаемого топлива?

5. Что такое биогаз?

6. Каковы преимущества и недостатки получения электроэнергии из биомассы?

7. Какова технология получения биогаза?

8. Что такое первичные и вторичные отходы?

9. Какова методика оценки валового потенциала энергии древесной биомассы?

10. Утилизация отходов лесного и сельскохозяйственного производства.

11. Назовите основные источники биомассы?

12. Назовите основные способы переработки биомассы?

13. В чём сущность анаэробного сбраживания?

14. Как работает установка для анаэробного сбраживания.

15. Какова эффективность анаэробной переработки навоза?

Практическая работа №14

Тема занятия: «Просмотр фильма «Международные организации по охране окружающей среды»

Контрольные вопросы:

1. Что такое ЮНЕП ЭКОСОС ЮНЕСКО МАГАТЭ, МСОП ВОЗ ФАО, ГСМОС, ВМО ИМО ЕЭК ООН, ЮНДРО МРПТХВ?

2. Кто и как осуществляет государственное управление охраной природы в России?

3. Каковы функции и задачи в области охраны природы Президента РФ, Госдумы РФ, Правительства РФ?

4. Когда был создан Фонд дикой природы?

5. Каковы принципы Международного сотрудничества в области охраны окружающей природной среды?

6. Какие существуют программы и концепции для защиты окружающей природной среды?

7. Роль и функции Международных организаций по защите окружающей природной среды?

8. Принципы и источники Международного экологического права?

9. Роль Международных организаций в предотвращении природных и техногенных катастроф?

10. Сравнительный анализ Международной правовой базы с Российской правовой базой в области инженерной защиты окружающей среды?

Практическая работа №15 Тема занятия: «Методика расчета пдс для конкретного предприятия»

Цель работы - закрепление полученных теоретических знаний, овладение методикой расчета предельно-допустисых сбросов предприятий.

Теоретическая часть

Правовые основы установления, достижения и контроля величины предельно-допустимых сбросов (ПДС) поступающих со сточными водами в накопители, регламентируются следующими документами;

• - Законом «Об охране окружающей природной среды Российской Федерации»;

• - Водным Кодексом Российской Федерации;

• - Правилами охраны поверхностных вод;

• - Инструкцией по отбору проб поверхностных и сточных вод на химический анализ ;

• - Обобщенным перечнем предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбо-хозяйственных водоемов ;

• - Санитарными правилами и нормами. Охрана поверхностных вод от загрязнения. и Дополнениями к ним.

В Методике рассмотрены варианты накопителей сточных вод замкнутого и проточного типа. В накопителях проточного типа воды частично разгружаются отведением стоков в реки и использованием стоков на орошение сельскохозяйственных культур.

Условия отведения СВ на поля фильтрации в данной Методике не предусматривается.

Под предельно-допустимым сбросом (ПДС) вещества в водный объект понимается масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе.

Если фоновая загрязненность накопителя по каким-либо показателям не позволяет обеспечить нормативное качество в контрольном створе, то ПДС по этим показателям устанавливается, исходя из соблюдения природного фонового качества воды в месте отбора проб.  Для взвешенных веществ, для которых нормируется приращение к природному естественному фону, ПДС должны устанавливаться с учетом этих допустимых приращений к природному естественному фону.

Если фактический сброс действующего предприятия меньше расчетного ПДС принимается фактический сброс или по согласованию с местными органами экологии могут быть установлены нормативы качества воды конечного водоприемника ПДКрыб или ПДКгиг.

Методика предназначена для установления лимитов сбросов (ПДС) веществ только в существующие накопители сточных вод и не регламентирует условия СВ во вновь проектируемые или строящиеся (если таковые будут иметь место).

Величины ПДС являются обязательной частью разрешения  на специальное водопользование и утверждается одновременно с выдачей последнего. Величины ПДС подлежат предварительному согласованию с региональными органами Государственного санитарного надзора Минздрава Р.К.

Для согласования и утверждения нормативов ПДС предприятие - водопользователь или организация - разработчик представляет проект ПДС, включающий пояснительную записку, методический раздел, результаты расчета, нормы ПДС, план мероприятий по достижению лимитов и пакет информационных приложений, характеризующий:

• - объемы и составы отводимых СВ:

• - специфические условия водопользования (если таковые имеются);

• - технические, морфологические, гидрологические, гидро-динамические и другие параметры водоприемника-накопителя СВ (согласно проектным данным или материалам текущей инвентаризации).

Нормирование качества сточных вод состоит в установлении совокупности допустимых значений показателей состава и свойств воды водоприемников (накопителей), в пределах значений показателей состава и свойств воды водоприемников (накопителей), в пределах которых обеспечиваются благоприятные условия водопользования.

Предприятие - водопользователь или организация - разработчик в случае установления сверхлимитных сбросов (превышения ПДС) обязаны вместе с проектом ПДС представить, согласованный с органами охраны природы план мероприятий по достижению норм ПДС с указанием сроков их выполнения и планируемой ориентировочной оценочной стоимости. В период реализации указанных планов или их отдельных этапов, соответствующих нормативам, срокам промышленной реконструкции и ввода в эксплуатацию водоохранных сооружений, предприятия осуществляют сброс сточных вод на основании лимитов временно согласованного сброса (ВСС), которые являются средством поэтапного достижения ПДС.

При выполнении водоохранных мероприятий в нормативные сроки и в установленном объеме при условии соблюдения лимитов временно согласованного сброса сточных вод на предприятие не налагается каких-либо штрафных или иных санкций, за исключением других причин.

Методика выполнения работы

Величины ПДС определяются как произведение максимального,  суточного расхода сточных вод q_ст (м³/ч) на предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ С_пдс (г/м²);

ПДС=q_ст х C_pc

Для установления предельно-допустимой концентрации - С_пдс в настоящем документе рекомендовано 2 методических подхода.

Первый метод  основан на нормативах качества воды конечного водоприемника с учетом ассимилирующей, испарительной, фильтрующей способности накопителя при уже сформировавшемся фоновом состоянии.

С_пдс = С_ф + (С_пдк - С_ф) К_а

где

С_пдс - расчетно-установленная концентрация загрязняющего вещества в СВ, обеспечивающая нормативное качество воды в контрольном створе, мг/л (в данном случае - в накопителе);

С_ф - фоновая концентрация загрязняющего вещества в накопителе, в контрольном створе, мг/л;

С_пдк - предельно-допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде конечного водоприемника сточных вод, мг/л;

К_а - коэффициент, суммарного учитывающий ассимилирующую, испарительную, фильтрующую и др. способности накопителя.

Примечание. Если конечным водоприемником сточных вод является накопитель замкнутого типа, т.е. когда нет открытых водозаборов воды на орошение или не осуществляются сбросы части стоков накопителя в реки или др. природные объекты, то в качестве С_пдк принимаются значения гигиенических ПДК из СанПиНа № 4б30-88 (2-ой класс).

В этих случаях необходимо учитывать эффект суммации согласно СанПиНа № 4630-88.

В случае отведения части стоков накопителя в реки или на орошение в качестве С_пдк принимаются соответственно предельно-допустимые концентрации рыбо-хозяйственного водопользования (ПДК_рыб) и нормы качества оросительной воды (ПДК_{орошения}).  

Коэффициент К_а определяется по формуле :

К_а = (q_н + q_u + q_ф + q_п)/q_ст , где

q_н - удельный объем воды накопителя, участвующий во внутриводоемных процессах, м³/год ;

q_u - удельный объем воды, испаряющейся с поверхности накопителя, м³/год

q_ф - объем сточных вод, фильтрующихся из накопителя, м³ / год; 

q_п - объем потребляемой воды (если такие объемы имеются), м³ / год;

q_ст  - расход сточных вод, отводимых в накопитель, м³ /год.

Подставляя значения формулы ( ) в уравнение ( ) , находим, что

Спдс = Сф + (Спдк - Сф) [q_н + q_u + q_ф + q_п)/ q_ст],

где значения q_н и q_u находим по формулам ( ):

 

q_н= Q/t_э;

qu=Q_u/t_э,

где

Q - фактический объем накопителя СВ на момент расчета ПДС, м³,

t_э- время фактической эксплуатации накопителя, годы;

Q_u - испарительная способность накопителя, м³.

Необходимые для расчета С_пдс значения q_н; q_u; q_ф; q_п; q_ст ; Q: t_э; Q_u представляются предприятием - водопользователем из проектных данных или материалов фактической инвентаризации систем водопользования. В качестве Сф необходимо использовать данные Казгидромета. Если Казгидромет не имеет постов наблюдения, в качестве Сф необходимо использовать результаты анализов соответствующих региональных экологических служб либо аналитических лабораторий предприятия-водопользователя:

q_ф = 365 (k m H_о) / (0,366 1g R/R_k),

где

k - коэффициент  фильтрации водоносного горизонта, м/сут;

m - мощность  водоносного горизонта, м;

H_о - высота  столба сточных вод в накопителе, м; 

R - расстояние от центра накопителя до контура питания водоносного горизонта, м;

R_k - радиус накопителя, м;

365 - количество суток в году (перевод суток в год).

Объем фильтрующих из накопителя сточных вод (q_ф) будет разным в период свободной фильтрации и в период, когда уровень грунтовых вод достигает основания накопителя. Однако смыкание уровня грунтовых вод с дном накопителя происходит сравнительно быстро за срок не более 1-2 лет, что значительно меньше срока эксплуатации накопителя (15-20 лет). Специфика этих процессов учитывается формулой .Находим величину С_пдс по замыкающему алгоритм уравнению; 

С_пдс = С_ф + (С_пдк - С_ф) [(Q/t_э + Q_u /t_э + q_ф +q_п)/ q_ст]

Приведенные в формуле гидрогеологические характеристики - k, m, H_о, R, R_k  - представляются также предприятием - водопользователем, осуществляющим сброс СВ, используя проектные данные или фактические материалы инвентаризации.

Метод, основанный на уравнении турбулентной диффузии в цилиндрических координатах  выведенный А.В. Караушевым. Для неконсервативного вещества дифференциальное уравнение турбулентной диффузии имеет вид. 

dC/dt = D(d² C/dr²) + B/r (dC/ dr) + k_н C

где D - коэффициент турбулентной диффузии, м²/с;

B - параметр, зависящий от гидродинамических характеристик накопителя и условий сброса сточных вод, м²/с;

r - радиус, выражающий расстояние от источника загрязнения, м;

k_н, - коэффициент не консервативности, 1/с;

С - концентрация загрязняющего вещества в сточной воде, г/м³.

При сбросе в накопитель сточных вод, содержащих неконсервативные вещества, формирующая область загрязнения постепенно стабилизируется, достигая своих постоянных размеров в тот момент, когда масса распадающегося по всей зоне неконсервативного загрязняющего вещества становится равной массе этого вещества, поступающего в накопитель со сточными водами.

D (d²C/dr²) + B/r (dC / dr) + k_н С = 0 ,

где первый член уравнения, содержащий вторую производную настолько мал, что им можно пренебречь, тогда формула имеет вид:

(d C/ d r ) = - (k_н r/B) C

Находим расчетную формулу, позволяющую рассчитать допустимую концентрацию загрязняющих веществ в сточных водах, отводимых в накопитель.

С _пдс = С _нак / [e (- k_н r²/2B)

где С_нак - заданная концентрация загрязняющего вещества в накопителе, г/м³.

Величина Снак определяется по формуле (13), выведенной авторами [18] на основе метода прогноза концентрации загрязняющих веществ в подземных водах вследствие фильтрации сточных вод:

С_нак = С_пдк [К_ф q_ст + АL m x (1-1 год/ T)} / K_ф q_ст},

где С_пдк - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества, г/м³ из СанПиНа № 4630-88;

К_ф - коэффициент фильтрации сточных вод, безразмерная величина;

q_ст  - объем сточных вод, отводимых в накопитель, м³/ год;

m - мощность водоносного горизонта, м;

А - безразмерный коэффициент учета мощности водоносного горизонта при смещении фильтрующихся СВ с подземными водами

А= 1(при m < 20 м);

А= 0,8 (при 20 м < m < 40 м);

А= 0,7 (при m > 40 м);

L - длина накопителя, дренирующая сточные воды, м;

Х - длина пути, проходимого подземными водами за 1 год;

Т - время эксплуатации накопителя, до конца которого для загрязняющих веществ будут действительны С_пдс, годы.

 

Величина х определяется по формуле :

х = 365 k j

где k - коэффициент фильтрации водоносных пород, м/сут;

j - градиент уклона естественного потока подземных вод, безразмерная величина.

Величина Т вычисляется по следующей формуле:

Т= t_э + 3

 

Параметр В определяется по формуле (16):

В= D - q_ст/ф H

Где Ф - угол сектора, в который поступают загрязненные стоки с расходом q_ст. При выпуске вдали от берега ф=2п, при выпуске от прямолинейного берега ф=п;

Н - глубина накопителя, м.

Коэффициент турбулентной диффузии при слабом ветровом выполнении вычисляется по зависимости:

D= (g H_cp V_cp) / (M S), где

D - ускорение свободного падения, м/c;

Н_cp - средняя глубина потока на расчетном участке, м;

V_cp - среднее значение скорости течения на участке распространения загрязняющих веществ, м/с;

M - функция коэффициента Шези;

S - коэффициент Шези, м/с.

Величина М для пределов 10 > S > 60 определяется по формуле:

М = 0,7 S + 6

При S > 60, M = const = 48.

Коэффициент Шези определяется по данным справочной литературы или по формуле:

S = 33 (H_ср/ d_э) > 1/6, где

Н_ср - глубина потока, м;

D_Э - эффективный диаметр частиц донных отложений, мм. 

 

При наличии процессов усиленного волнения, турбулизация водных масс возрастает и соответственно формула (17) имеет более  сложную структуру. Пример расчета коэффициента диффузии для таких состояний приведен в работе.

Для консервативных веществ дифференциальное управление турбулентной диффузии имеет вид:

dC/dt=D (d²C/dr²)+ B/r (dc/dr),

которое после определенных  преобразовании переходит в состояние:

В/r (dC/dr)=0

Накладывая граничные условия (C/r=0) и интегрируя уравнение (21), находим, что для консервативных веществ, т.е. веществ не распадающихся, не минерализующихся, не окисляющихся и т.д. в водоеме допустимая концентрация С_пдс в сточных водах будет равняться заданной концентрации веществ в накопителе, т.е. С_пдс = С_нак.

Необходимые для расчета С_пдс значения r, q_ст, m, L, J, t_э, Н, V_ср, d_э представляются преподавателем, а kн - определяется из справочной литературы.