Межпластовые подземные воды

 

Решение:

Рассчитываем необходимую степень очистки воды для сброса её в поверхностный водоём.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

ПДКНефти = 0,3 мг/л;

ПДК Cr3+ = 0,5 мг/л;

Рассчитываем необходимую степень очистки воды для сброса ее в поверхностный водоем:

n=       (1.2)

С- концентрация вредных веществ в стоке до очистки, мг/л.

ПДК- для каждого вещества для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

по нефти: n = = 9266,666667 раз;

по хрому: n = = 560 раз;

Определяем фактический сброс вредных веществ:

Мф=qст*Ст      (1.2)

qст - расход воды в потоке, м3/сут;

Ст- концентрация вредных веществ в общем стоке предприятия, мг/л;

Мф хром (3+) = 50,77821* 280= 14217,8988 г/сут

Мф нефть= 287,53074*2780= 799335,4572 г/сут

Определяем коэффициент турбулентной диффузии :

Е=       (1.3)

Vср – средняя скорость течения реки, м/с;

Нср – средняя глубина радиуса, м.

Е= = 0,0035

Коэффициент учитывающий гидравлические условия смешения:

а=,      (1.4)

- коэффициент, зависящий  от места выпуска сточных вод;

- отношение расстояний между местом сброса сточных вод и местом водопользования по фарватеру и по прямой линии;

а1поток=1,5*1* = 0,061502

а2поток=1,5*1* = 0,031885

L - расстояние по фарватеру от места выпуска сточных вод до ближайшего створа водопользования, м;

= а*      (1.5)

1 поток = 0,061502* =0,1203872;

2 поток = 0,031885* = 0,062284;

Коэффициент определяется по формуле Фролова-Родзиллера:

,      (1.6)

Q - расход воды в реке, м3/сут;

1 поток 0,108426;

 

2 поток 0,619875;

 

Максимально предельная концентрация вредного вещества в стоке:

Сст.пред = (ПДК - Ср) + ПДК      (1.7)

- коэффициент смешения, учитывающий особенности водотока;

Q - расход воды в реке, м3 /сут;

- расход сточной воды, м3/сут;

Ср - фоновая концентрация вещества в реке, мг/л;

ПДК - предельно-допустимая концентрация вещества в воде для данной категории водопользования, мг/л;

Сст.пред. хром (3+) = (0,5 – 0,005) + 0,5 =3,6709 г/м3;

Сст.пред. нефть = (0,3 – 0,0008) + 0,3 =  1,826841г/м3;

Предельно-допустимый сброс определяется по формуле:

ПДС= qст*Сст пред      (1.8)

Сст пред - разрешенная предельная концентрация вредного вещества в сточных водах, мг/м3.

ПДС хром (3+) = 50,77821 * 3,6709= 186,401731 г/сут;

ПДС нефть= 364,412451* 1,826841= 665,723606 г/сут;

Для прогнозирования санитарного состояния водоёма определяем концентрацию вещества перед расчётным пунктом водопользования:

Сп.п.в. =      (1.9)

 ст – концентрация вещества в сточных водах, мг/л.

Сп.п.в. хром (3+) = = 37,812233 г/м3

Сп.п.в. нефть = =455,508562 г/м3

Находима кратность разбавления:

n =       (1.10)

n1 поток = = 6,514284

n2 поток = = 5,722953

Сравниваем концентрацию вещества перед расчетным пунктом водопользования с ПДК:

Сп.п.в. хром(3+) > ПДК хром (3+)

Сп.п.в. нефть > ПДК нефть

    Сравнив концентрацию  вещества перед расчетным пунктом  водопользования с ПДК, по полученным  результатам можно сказать, что  очистка сточных вод необходима.

                                                        Задание 2

Охарактеризуйте влияние вредных веществ, которые содержаться в сточных водах, на экологическую систему водоема и человека.

 

2.1 Влияние производственных сточных  вод содержащие нефть

 на  водоем

Производственные сточные воды нефтеперерабатывающих заводов, как показывают приведенные выше данные, характеризуются: резким нефтяным и сероводородным запахом, низкой прозрачностью, содержанием большого количества плавающих нефтепродуктов.

Из химических загрязнений наиболее часто встречаются: Н2S, NaНS, Na2S, H2SO4 и в некоторых случаях фенолы.

Производственные воды такого состава совершенно неудовлетворительны в санитарном отношении и при спуске их без очистки в водоем могут оказать на него неблагоприятное влияние, ухудшая гигиенические свойства воды,

Вредное влияние производственных сточных вод на водоем выражается в загрязнении водоема нефтью и нефтепродуктами и в отравлении водоема ядовитыми веществами.

2.2 Загрязнение водоема нефтью и нефтепродуктами

В результате загрязнения водоема нефтью и нефтепродуктами наблюдается:

1)   образование  пленки нефти на поверхности  водоема;

2)   отложение  тяжелых нефтяных остатков на  дне водоема;

3)   появление  нефтяных    запахов  и  привкуса  в  воде  водоема и в мясе  населяющих его рыб;

4)   уменьшение  растворенного в воде кислорода.

Пленка нефти на поверхности рек наблюдается не только в месте выпуска сточных вод, содержащих нефтепродукты, и ниже его, но и выше по течению. Так, например, на реке в районе крекинг-завода пленка нефти наблюдалась до 50 км ниже выпуска сточных вод и до 500 м выше его.

Образование пленки нефти может происходить при самых малых количествах нефти, попадающей в водоем.

Так, например, опытами установлено, что если пустить каплю нефти на свободную поверхность чистой воды, то нефть расплывается в пленку толщиной в одну молекулу. Если вода загрязнена другими какими-либо веществами, то поверхностное натяжение воды будет меньше и пленка может образоваться не так эффективно.

Часто наблюдаемые на поверхности воды яркие цветные полосы представляют собой тонкие пленки нефти.

Отлагающиеся на дне водоема тяжелые нефтяные остатки (битум, асфальт) могут отравлять донное население водоема, служащее пищей для рыб, следствием чего является исхудание и замор рыбы. Кроме того, эти отложения влияют на запах и привкус воды водоема, ухудшая ее качество.

Отложения происходят, с одной стороны, вследствие выноса тяжелых нефтяных веществ с производственными водами и, с другой стороны, вследствие испарения легких фракций при разрушении пленки, вызывающего погружение на дно оставшихся тяжелых фракций.

На запах и привкус воды влияют также фенолы и различные сернистые соединения — сероводород, меркаптаны и пр. — содержащиеся в сточных водах, загрязненных нефтепродуктами.

При недостаточной очистке сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, их влияние на водные объекты выражается в появлении нефтяной пленки на поверхности воды, отложении тяжелых нефтепродуктов на дне, появлении «керосинового» запаха в воде. Под влиянием волнений, ветра нефтяная пленка сгоняется к берегам и загрязняет прибрежную растительность. Нефть, выпавшая на дно водного объекта, становится источником вторичного загрязнения. Даже в паводок река не освобождается от донных отложений, нефтяное загрязнение лишь растягивается по дну на большее расстояние.

Запахи воды могут быть вызваны ничтожными количествами нефти; пороговые концентрации по запаху для большинства нефтепродуктов составляют 0,1-0,3 мг/л. «Керосиновый» запах - один из тех показателей, на которые прежде всего жалуется прибрежное население и который препятствует использованию воды для хозяйственно-бытовых и рекреационных целей. Ниже спуска сточных вод нефтезаводов даже без пленки нефтепродуктов на поверхности «керосиновый» запах в летний период обнаруживается на расстоянии десятков километров, а зимой - на значительно большем. Способность придавать воде запах положена в основу нормирования содержания нефтепродуктов в воде.

С целью защиты водных объектов от загрязнения сточными водами нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов необходимо проведение комплекса технологических и санитарно-технических мероприятий, в основе которого лежит максимальное использование очищенных стоков в оборотной системе водоснабжения.

2.3 Влияние нефти на здоровье человека

Токсичность нефтепродуктов и выделяющихся из них газов определяется, главным образом, сочетанием углеводородов, входящих в их состав. Тяжелые бензины являются более токсичными по сравнению с легкими, а токсичность смеси углеводородов выше токсичности ее отдельных компонентов. Наиболее вредной для организма человека является комбинация углеводорода и сероводорода. В этом случае токсичность проявляется быстрее, чем при изолированном их действии.

Все углеводороды влияют на сердечно-сосудистую систему и на показатели крови (снижение содержания гемоглобина и эритроцитов), также возможно поражение печени, нарушение деятельности эндокринных желез. Особенности воздействия паров нефти и ее продуктов связаны с ее составом. Нефть, бедная ароматическими углеводородами, по своему действию приближается к бензиновым фракциям. При попадании паров автомобильного бензина через дыхательные пути или в результате всасывания в кровь из желудочно-кишечного тракта, происходит частичное растворение жиров и липидов организма. Бензин поражает центральную нервную систему, может вызвать острые и хронические отравления, иногда со смертельным исходом. Все виды бензина обладают выраженным действием на сердечно-сосудистую систему. Раздражение рецепторов вызывает возбуждение в коре головного мозга, которое вовлекает в процесс подавления органы зрения и слуха. При остром отравлении бензином состояние напоминает алкогольное опьянение. Оно наступает при концентрации паров бензина в воздухе 0.005-0.01 мг/м3. При концентрации 0.5 мг/м3 смерть наступает почти мгновенно. В результате частых повторных отравлений бензином развиваются нервные расстройства, хотя при многократных воздействиях небольших количеств может возникнуть привыкание (понижение чувствительности).

Общее действие керосина сходно с действием бензина, хотя раздражающее влияние его паров на слизистые ткани значительно сильнее. По токсическим концентрациям пары керосина близки к парам бензина, но они воздействуют и на кожу подобно мазутам, газойлям, смазкам, вызывая дерматиты и экземы.

2.4 Влияние нефти на животных и растений

Нефть оказывает внешнее влияние на птиц, прием пищи, загрязнение яиц в гнездах и изменение среды обитания. Внешнее загрязнение нефтью разрушает оперение, спутывает перья, вызывает раздражение глаз. Гибель является результатом воздействия холодной воды, птицы тонут. Разливы нефти от средних до крупных вызывают обычно гибель 5.000 птиц. Птицы, которые большую часть жизни проводят на воде, наиболее уязвимы к разливам нефти на поверхности водоемов.

Птицы заглатывают нефть, когда чистят клювом перья, пьют, употребляют загрязненную пищу и дышат испарениями. Заглатывание нефти редко вызывает непосредственную гибель птиц, но ведет к вымиранию от голода, болезней, хищников. Яйца птиц очень чувствительны к воздействию нефти. Загрязненные яйца и оперение птиц пачкают нефтью скорлупу. Небольшое количество некоторых типов нефти может оказаться достаточным для гибели в период инкубации. 
Разливы нефти в местах обитания могут оказать как быстрое, так и длительное влияние на птиц. Испарения от нефти, нехватка пищи и мероприятия по очистке могут сократить использование пострадавшего участка. Сильно загрязненные нефтью сырые участки, приливо-отливные илистые низины способны изменить биоценоз на долгие годы. 
Всегда проводилась оценка прямого или опосредованного влияния разливов нефти на популяцию птиц. Восстановление видов зависит от способности к воспроизводству оставшихся в живых и от особенности к миграции с места катастрофы. Гибель и сокращение воспроизводства, вызванные разливами нефти, легче обнаружить на местах или в колониях, чем в масштабе региона или целого вида.

Меньше известно о влиянии разливов нефти на млекопитающих, чем на птиц; еще меньше известно о влиянии на не морских млекопитающих, чем на морских. Морские млекопитающие, которые в первую очередь выделяются наличием меха (морские выдры, полярные медведи, тюлени, новорожденные морские котики) наиболее часто погибают от разливов нефти. Загрязненный нефтью мех начинает спутываться и теряет способность удерживать тепло и воду. Взрослые сивучи, тюлени и китообразные (киты, морские свиньи и дельфины) выделяются наличием жирового слоя, на который влияет нефть, усиливая расход тепла. Кроме того, нефть может вызвать раздражение кожи, глаз и препятствовать нормальной способности к плаванию. Попавшая в организм нефть может вызвать желудочно-кишечные кровотечения, почечную недостаточность, интоксикацию печени, нарушение кровяного давления. Пары от испарений нефти ведут к проблемам органов дыхания у млекопитающих, которые находятся около или в непосредственной близости с большими разливами нефти. 
Рыбы подвергаются воздействию разливов нефти в воде при употреблении загрязненной пищи и воды, а также при соприкосновении с нефтью во время движения икры. Однако сырая нефть и нефтепродукты отличаются разнообразием токсичного воздействия на разные виды рыб. Концентрация 0.5 миллионной доли или менее нефти в воде способна привести к гибели форели. Почти летальный эффект нефти оказывает на сердце, изменяет дыхание, увеличивает печень, замедляет рост, разрушает плавники, приводит к различным биологическим и клеточным изменениям, влияет на поведение.