Проектирование очистных сооружений молочного завода с применением блока биологической очистки

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»
(МГТУ им. Н.Э. Баумана)



ФАКУЛЬТЕТ__________________________________________________________________

КАФЕДРА____________________________________________________________________




РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ

НА ТЕМУ:
______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________
______________________________________________

______________________________________________



Студент __ЭКД.Б-81_____
_________________
Е.И. Федоренко_

(Группа)
(Подпись, дата)


(И.О.Фамилия)

Руководитель ВКР
_________________
Г.В. Лаврентьева



(Подпись, дата)


(И.О.Фамилия)

Консультант
_________________

О.П. Косихина__



(Подпись, дата)


(И.О.Фамилия)
Консультант
_________________


Н.А. Бычков__



(Подпись, дата)


(И.О.Фамилия)

Нормоконтролер
_________________


Н.А. Бычков__



(Подпись, дата)


(И.О.Фамилия)




2018 г.







Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)


УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой __________

(Индекс)
______________ _______________

(И.О.Фамилия)
« _____ » ____________ 20 ____ г.



З А Д А Н И Е

на выполнение выпускной квалификационной работы

Студент группы _______________

_____________________________________________________________________________ (фамилия, имя, отчество)

Тема квалификационной работы__________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Источник тематики (НИР кафедры, заказ организаций и т.п.) _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Тема квалификационной работы утверждена распоряжением по факультету ___________________ № ___________от « ___ » _____________ 20__ г.

Часть 1. ________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Часть 2.____________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Часть 3. ______________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Оформление квалификационной работы:

Расчетно-пояснительная записка на _____ листах формата А4.

Перечень графического (иллюстративного) материала (чертежи, плакаты, слайды и т.п.)

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Дата выдачи задания « ___ » ____________ 20__ г.

В соответствии с учебным планом выпускную квалификационную работу выполнить в полном объеме в срок до « ____ » ____________ 20____ г.

Руководитель квалификационной работы_________________ ____________________

(Подпись, дата)	(И.О.Фамилия)

Студент	_________________ ____________________
(Подпись, дата)	(И.О.Фамилия)

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)



ФАКУЛЬТЕТ ___________



УТВЕРЖДАЮ


КАФЕДРА ______________


Заведующий кафедрой __________


(Индекс)


ГРУППА _______________


______________  _______________


(И.О.Фамилия)
« _____ » ____________ 20 ____ г.


КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН
выполнения выпускной квалификационной работы
студента:__________________________________________________

(фамилия, имя, отчество)
Тема квалификационной работы _________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________


№
Наименование этапов выпускной
Сроки выполнения
Отметка о выполнении




этапов


п/п
квалификационной работы







план
факт
Должность
ФИО, подпись











Задание на выполнение работы.

Руководитель

1.
Формулирование проблемы, цели
____________




Планируемая дата
ВКР


и задач работы













2.
1 часть ______________________
___________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР












Утверждение окончательных



3.
формулировок решаемой
____________
Заведующий


проблемы, цели работы и перечня
Планируемая дата
кафедрой







задач



4.
2 часть _____________________
____________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР











5.
3 часть _____________________
____________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР











6.
1-я редакция работы
____________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР











7.
Подготовка доклада и презентации
____________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР











8.
Отзыв руководителя
____________
Руководитель



Планируемая дата
ВКР






9.
Допуск работы к защите на ГЭК
____________
Нормоконтролер


(нормоконтроль)
Планируемая дата







10.
Внешняя рецензия
____________
Рецензент



Планируемая дата







11.
Защита работы на ГЭК
____________
Председатель



Планируемая дата
ГЭК









Студент __________________________
Руководитель работы _________________________


Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)»

(МГТУ им. Н.Э. Баумана)


НАПРАВЛЕНИЕ НА ЗАЩИТУ
выпускной квалификационной работы

Председателю
Государственной Экзаменационной Комиссии №____

факультета ____________________________МГТУ им. Н.Э. Баумана

Направляется студент ___________________________________________группы _________

на защиту выпускной квалификационной работы ___________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________

Декан факультета	______________________________
«____»_____________ 20___г.


Справка об успеваемости
Студент
____
за время пребывания в МГТУ имени Н.Э. Баумана

с 20 ____ г. по 20 ____ г. полностью выполнил учебный план со следующими оценками:

отлично –	%, хорошо –	%, удовлетворительно –	%.


Инспектор деканата ______________________________

Отзыв руководителя выпускной квалификационной работы
Студент

________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Руководитель	_____________________________
«____»_____________ 20___г.

Заключение кафедры о выпускной квалификационной работе

Выпускная квалификационная работа просмотрена и студент	может быть

допущен к защите этой работы в Государственной Экзаменационной Комиссии.

Зав. кафедрой ________	______________________________
«____»_____________ 20___г.

СОДЕРЖАНИЕ



Введение	9

1 Научно-исследовательская часть	11

1.1 Характеристика сточных вод молокозавода и описание действующих

схем	11

1.1.2 Описание действующих схем	13

1.2 Воздействие отходов молокозаводов на водные объекты и человека .. 17

1.2.1	Влияние	органических	загрязняющих	веществ	на	состояние

водоемов	17

1.2.2 Влияние неорганических соединений на состояние водоемов	19

1.2.3 Влияние неорганических загрязняющих веществ на человека	22

2 Экспертная, надзорная и инспекционно-аудиторская часть	25

2.1  Обоснование  составления  схемы  очистки  сточных  вод  с  расчетами

эффективности очистки	25

2.1.1 Система канализации промышленного предприятия	30

2.2 Разработка технологической схемы очистки сточных вод	31

2.2.1 Обработка осадка сточных вод	47

2.3	Охрана	труда	в	машинном	цехе	очистной	станции	сточных	вод

молокозавода	47

2.3.1	Оценка	соответствия	травмобезопасности	при	эксплуатации

оборудования в машинном цехе требованиям нормативных документов

48

2.3.2 Нормативная оценка электробезопасности в машинном цехе	49

2.3.3 Оценка соответствия акустической безопасности в машинном цехе

требованиям нормативных документов	52

2.3.4 Оценка соответствия освещенности в машинном цехе требованиям

нормативных документов	52

2.3.5 Оценка соответствия параметров микроклимата в машинном цехе

требованиям нормативных документов	53

3 Проектно-конструкторская часть	56

3.1 Расчеты сооружений	56

3.1.1 Расчет решеток	56

3.1.2 Расчет аэрируемого жироуловителя	58

3.1.3 Расчет напорной флотационной установки	59

3.1.4 Расчет преаэратора	60

3.1.5 Расчет первичного горизонтального отстойника	61

3.1.6 Расчет аэротенка-смесителя	63

3.1.7 Расчет горизонтального вторичного отстойника	65

3.1.8 Расчет барабанной сетки	68

3.1.9 Расчет фильтра с зернистой загрузкой	68

3.2 Организационно-экономические расчеты	73

3.2.1 Расчет капитальных затрат разработанной схемы очистки	73

3.2.2 Расчет цены проектируемого оборудования	75

3.2.3 Расчет эксплуатационных затрат	75

3.2.4 Расчет приведенных затрат	82

3.2.5 Расчет платы за сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и

подземные водные объекты	82

3.2.6 Определение чистого экономического эффекта	86

3.2.7 Определение общей экономической эффективности	86

3.2.8 Определение расчетного срока окупаемости капитальных вложений

87

Заключение	89

Список использованных источников	90

Таблицы и графики для расчетов сооружений	93

Чертежи	99

Введение



     Одним из самых распространенных источников загрязнения водоемов является пищевая промышленность, в том числе, предприятия по производству молочных продуктов.

     На предприятиях молочной промышленности вода используется для промывки оборудования и трубопроводов, а также тары (цистерн, фляг, бутылок и т.д.), мытья полов, панелей производственных помещений, охлаждения молока и молочных продуктов, для работы технологических и паросиловых установок. Помимо стоков, образующихся в результате технологических процессов, в канализацию сбрасываются и хозяйственно-бытовые сточные воды предприятий.

     Загрязненность данных стоков превышает требования, предъявляемые к приему сточных вод в системы канализации населенных пунктов. Высокая концентрация сточных вод молочных производств приводит к перегрузке многих городских очистных сооружений и их неудовлетворительной работе.

     Разработка эффективной технологии очистки сточных вод молокозаводов до концентраций загрязняющих веществ, допустимых к сбросу в канализацию, является в настоящее время весьма актуальной задачей.

     Целью выпускной квалификационной работы являлется проектирование очистных сооружений молочного завода с применением блока биологической очистки.

Для достижения цели были решены следующие задачи:

? провести анализ научной и технической литературы по теме ВКР;

     ? разработать эффективную схему очистки и чертежи основных сооружений;

     ? провести расчет и подбор сооружений для предлагаемой технологической схемы;

     ? обосновать меры безопасности при работе, ремонте и эксплуатации сооружений очистки сточных вод;

     ? определить предотвращенный ущерб окружающей среде и срок окупаемости капитальных затрат.

1 Научно-исследовательская часть



1.1 Характеристика сточных вод молокозавода и описание действующих

схем



     Сточные воды предприятий, специализирующихся на производстве молочных и кисломолочных продуктов, формируются из продувочных вод оборотной системы водоснабжения; бытовых сточных вод; производственных сточных вод, образующихся при промывке и дезинфекции технологического оборудования и продуктопроводов, мокрой уборке производственных и вспомогательных помещений. Кроме этого, случаются аварийные сбросы товарного продукта или сыворотки. Первые два потока относятся к условно чистым и малозагрязненным сточным водам, а два последних формируют 85– 90% расхода сточных вод и содержат 90–97% общего количества загрязнений.

     Технология переработки молока и регламент эксплуатации оборудования обусловливают неравномерность состава сточных вод. Например, при сбросе сточных вод от мойки технологического оборудования максимальные концентрации загрязнений возрастают в 2,5–4 раза по сравнению с их среднесуточными величинами. При этом абсолютные значения концентрации органических веществ по ХПК достигают 2300–3700 мг/л. При аварийных сбросах продукта ХПК может возрастать до 8000–12000 мг/л. О величине залпового поступления органических загрязнений в сеть водоотведения при аварийном сбросе молочных продуктов можно судить по величине их БПК5: сливки (40% жирности) – до 400 г/л; цельное молоко (4% жирности) – до 120 г/л; снятое молоко (0,05% жирности)

– до 70 г/л; сыворотка (0,05% жирности) – до 40 г/л (Дятлова Т.В., 2008)

     В зависимости от ассортимента выпускаемой заводом молочной продукции отношение ХПК/БПК5 колеблется в интервале 1,16–1,57,

уточняется  при  исследовании  реальной  воды  или  принимается  в  среднем

равным 1,45. Для сточных вод предприятий, вырабатывающих казеин, сухое молоко (сыворотку), это отношение возрастает до 1,67–2,14. Концентрация молочных жиров изменяется в интервале 200–600 мг/л [23]. Взвешенные вещества, представленные в основном скоагулированными молочными белками и частицами наполнителей йогуртов, изменяются в широких преде-лах – 400–2000 мг/л. Песок в сточных водах отсутствует.

     Промывка технологического оборудования органической кислотой, сравнительно быстрый гидролиз органических загрязнений продуктов молокопереработки и наличие органических кислот вызывают снижение реакции среды рН до 2–3. При использовании содовых растворов рН достигает 9–11. В течение года температура сточных вод изменяется в пределах 19–33 °С [23].

     При переработке молока удельный расход воды колеблется в интервале 3,1– 4,9 м3/т. Увеличение мощности предприятия сопровождается снижением удельного водопотребления, однако это вызывает пропорциональный рост загрязненности сточных вод. По технологическим нормам, а также из опыта эксплуатации систем и сооружений водоотведения следует, что при переработке 1 т молока в сточные воды поступают органические загрязнения по ХПК в количестве 12–17 кг, однако эти цифры нуждаются в уточнении, исходя из ассортимента выпускаемой продукции на реальном предприятии. Коэффициент часовой неравномерности сброса сточных вод в зависимости от мощности предприятия составляет 1,4–2 [23].

1.1.2 Описание действующих схем



     Рассмотрим несколько действующих принципиальных схем очистки сточных вод молочной промышленности.

     На территории Республики Башкортостан схема очистки производственных сточных вод молокозавода включает следующую последовательность операций (рисунок 1):

– предварительная очистка сточных вод на локальных жироуловителях;

– сбор обезжиренной воды в усреднителе;

– подача обезжиренного потока сточных вод из усреднителя в реактор-

нейтрализатор;

– приготовление и дозирование раствора кислоты;

     – нейтрализация кислотой (в зависимости от текущего значения рН) с целью достижения рН среды 7,1-7,3;

– приготовление и дозирование растворов коагулянта и флокулянта;

– напорная флотация;

– отвод флотационной пены в сборник флотопены;

– дозирование раствора пеногасителя- пеногашение флотационной пены

в сборнике;

     – отвод осветленной воды после флотации в существующую канализационную насосную станцию;

     – подача осветленной воды на существующие биологические очистные сооружения.























БПР1 – корректировка рН, БПР2 – коагулянт, БПР3 – флокулянт

Рисунок 1 – Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод молочного завода Республики Башкортостана


     Подбор типа и дозы реагентов на данном заводе выполняется в процессе предварительных испытаний, окончательно – при пуско-наладочных работах.

     Использование реагентов обеспечивает не только существенное повышение эффекта осветления сточных вод, но и удаление значительной части коллоидных и растворимых органических загрязнений; в том числе трудноокисляемых (нефтепродукты, ПАВ и др.). Снижение БПК, ХПК и токсичных примесей позволяет значительно улучшить работу биологических очистных сооружений.

     Осветленная вода после флотации направляется в существующую канализационную насосную станцию для подачи на биологические очистные сооружения [24].

     В настоящее время в Московской области для механической очистки сточных вод предприятий молочной промышленности предусматривают установку решеток, песколовок, жироловок, барботируемых усреднителей.

     Жироловки «ЭВИ-Ж», как правило, устанавливают на выпусках цехов и заводов, производящих высокожирную продукцию, при концентрациях жиров в сточных водах более 100 мг/л.

     При наличии кислого (щелочного) стока требуется нейтрализация рН при помощи подачи раствора щелочи (кислоты) установкой дозирования реагента «ЭВИ-УДР».

     Применение флотационной очистки без добавления коагулянтов и флокулянтов малоэффективно, так как позволяет снизить концентрацию жиров только на 50-60%, а взвешенных веществ – на 50%. Поэтому рекомендуется использовать флотационные установки «ЭВИ-УФ» в комплекте с установками дозирования реагентов «ЭВИ-УДР» для подачи коагулянта и флокулянта.

     Для требуемой биологической очистки используется блочно-модульная установка «ЭВИ-БИО». Установка предусматривает наличие аэротенков с мелкопузырчатой пневматической аэрацией с использованием компрессоров, аэраторов из полимерного материала и биозагрузки для закрепления активной микрофлоры. Доочистка проходит в блоке фильтров, включающем в себя биофильтр с плавающей полимерной загрузкой и биосорбер с активированным углем [30].

     Принципиальная технологическая схема очистки сточных вод молокозавода представлена на рисунке 2.



















Рисунок 2 - Принципиальная схема очистки сточных вод молокозавода

     Проанализировав принципиальные схемы очистки сточных вод молочной промышленности в зарубежных странах, можно сделать вывод, что отличие отечественных и зарубежных схем состоит только в доочистке осветленной воды. За рубежом распространено применение мембранных технологий, таких как микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация

и обратный осмос, которые становятся более энергоэффективными по сравнению с обычными методами [26,27].

     В соответствии с существующими требованиями очистки воды в молочной промышленности и рассмотренными выше принципиальными схемами можно сделать вывод, что сточные воды обязательно должны проходить механическую и биологическую стадии очистки.

     Исследование состава сточных вод молокозаводов, показало, что очистка сточных вод с применением комбинированных способов механической, физико-химической и биологической очистки – оптимальный выбор для эффективного удаления загрязняющих веществ. Исходя из этого, в ВКР применяется трехфазная технология очистки воды.

     Первая ступень очистки – механический способ. Он включает в себя сооружения механической очистки с помощью которых задерживаются крупные взвешенные частицы.

     Вторая ступень очистки - физико-химический способ. На этой стадии удаляются крупные частицы эмульгированных масел и жиров, происходит обработка сточной воды реагентом, отстаивание и фильтрование для обезвоживания осадков. Технология, разрабатываемая для отдельного предприятия, учитывая его специфику, может исключать из цепочки некоторые стадии.

     Третья ступень очистки — биологический метод, использующий анаэробный и аэробный процессы. Для большей эффективности процесса биоочистки используется специальная загрузка для активного ила, тонкослойные блоки для отстойников. Стадия фильтрации на зернистой загрузке предусмотрена для доочистки. С помощью УФ-установки сточные

воды обеззараживаются. При проведении очистки сточных вод на аэротенке происходит уменьшение концентрации нитритов и фосфора.


1.2 Воздействие отходов молокозаводов на водные объекты и человека



     Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является промышленное производство, в которое вовлекаются значительные объемы природных ресурсов. Молочная промышленность не является исключением, а также является одним из источников загрязнения окружающей среды, причем отходы молочной промышленности представляют серьезную опасность для окружающей среды.


     1.2.1 Влияние органических загрязняющих веществ на состояние водоемов


     В состав органических загрязняющих веществ входят главным образом углерод, водород, кислород и азот. Окисление этих элементов обуславливают многие неблагоприятные ситуации, создающиеся в загрязненных реках и озерах.

     При попадании органических веществ со сточными водами концентрация растворенного кислорода уменьшается. Это вызвано окислением органических веществ бактериями или простейшими. Естественное перемешивание воды с воздухом в принципе способно возместить удаленный кислород, однако это происходит не сразу. Поначалу возникает конкуренция между факторами, способствующими обеднению воды кислородом и факторов, восстанавливающими содержание кислорода в воде.

В потоке выделяются четыре основные зоны [17]:

     1) зона чистой воды (высокий уровень растворенного кислорода) выше места сброса сточных вод;

2) зона ухудшения качества воды (уровень растворенного кислорода

падает);

     3) зона ущерба (относительно постоянный и очень низкий уровень растворенного кислорода);

4) зона восстановления (повышение уровня растворенного кислорода).

     Зона чистой воды. Эта зона находится вверх по течению от источника сброса сточных вод; здесь в чистой воде обитают рыбы, моллюски, личинки поденок и ручейников и многие другие виды. Чтобы выжить, этим животным требуется растворенный в воде кислород. Если концентрация кислорода в воде снижается, то эти чувствительные к кислороду виды исчезают первыми. К ним относятся форель, окунь, лосось, минога.

     Зона ухудшения качества воды. Эта зона находится ниже по течению от места сброса в реку органических отходов. Виды, которые способны выживать при несколько пониженных уровнях растворенного кислорода, называются умеренно толерантными. К этим видам относятся: мокрица, бокоплав, моллюск, прудовик, пиявка и некоторые виды водорослей и простейших.

     Зона ущерба. Эта зона, следующая за зоной ухудшения качества воды, характеризуется тем, что растворенный в воде кислород практически отсутствует. При крайне низкой концентрации кислорода в воде способны выживать лишь немногие виды, а многочисленные виды, которые характерны для чистой воды, полностью исчезают. Их замещает группа организмов, называемых толерантными вследствие их способности обитать в условиях крайне низкого содержания кислорода (трубочник, личинка-крыска, красная личинка комара-дергуна). Данная группа организмов питается донным илом.

В зоне чистой воды многие виды сосуществуют в тесном соседстве друг

с другом, причем каждый вид представлен умеренным числом особей. В зоне ущерба обитает очень небольшое число видов, но численность их может быть

колоссальной. Если в зоне ущерба не удается обнаружить большого количества организмов, устойчивых к загрязнениям, то весьма вероятно, что какие-либо ядовитые химические отходы препятствуют увеличению их числа.

     Зона восстановления. За зоной ущерба следует зона восстановления. Здесь вода становится чище и пропускает солнечный свет. В результате этого содержание кислорода воде увеличивается до более приемлемых значений. С осветлением воды и восстановлением количества кислорода в воде начинают появляться водоросли. Их присутствие может привести к колебаниям содержания кислорода в воде. В дневные часы водоросли выделяют кислород как побочный продукт фотосинтеза. Однако ночью дыхание водорослей и их разложение приводит к вторичному уменьшению концентрации кислорода. Эти вызванные наличием водорослей колебания содержания кислорода в воде могут привести к тому, что типичное водное сообщество, организмы которого требуют для своего существования кислорода, уже не восстановятся. Ниже зоны восстановления могут снова появиться виды, характерные для зоны чистой воды. Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей [17].


1.2.2 Влияние неорганических соединений на состояние водоемов



     Основными неорганическими (минеральными) загрязняющими веществами пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения меди, цинка, кадмия, фтора, хлора, ртути, свинца, цианида, роданида. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

     Загрязняющие вещества не обязательно должны быть токсичными, чтобы вызвать гибель водных организмов или снизить качество воды. Примерами таких загрязнений могут служить P и NO2?.

Углерод, кислород, водород, фосфор и азот в форме нитратов относятся

к элементам питания, т.е. это «пища», необходимая для роста и развития растений. В небольших количествах им требуются даже другие элементы, в частности железо, медь и кальций.

     Озера с большим количеством этих необходимых растениям элементов называют эвтрофными [17].

     Эвтрофикацией называется процесс ухудшения качества воды из-за избыточного поступления в водоем так называемых «биогенных элементов»,

в первую очередь соединений азота и фосфора. Эвтрофикация — нормальный природный процесс, связанный с постоянным смывом в водоемы биогенных элементов с территории водосборного бассейна. Однако в последнее время на территориях с высокой плотностью населения или с интенсивно ведущимся сельским хозяйством интенсивность этого процесса увеличилась многократно из-за сброса в водоемы коммунально-бытовых стоков, стоков с животноводческих ферм и предприятий пищевой промышленности.
Механизм воздействия эвтрофикации на экосистемы водоемов следующий.

     1. Повышение содержания биогенных элементов в верхних горизонтах воды вызывает бурное развитие растений в этой зоне (в первую очередь фитопланктона, а также водорослей-обрастателей) и увеличение численности питающегося фитопланктоном зоопланктона. В результате прозрачность воды редко снижается, глубина проникновения солнечных лучей уменьшается, и это ведет к гибели донных растений от недостатка света. После отмирания донных водных растений наступает черед гибели прочих организмов, которым эти растения создают места обитания или для которых они являются вышерасположенным звеном пищевой цепи.

2. Сильно  размножившиеся  в  верхних  горизонтах  воды  растения

(особенно водоросли) имеют намного большую суммарную поверхность тела

и биомассу. В ночные часы фотосинтез в этих растениях не идет, тогда как процесс дыхания продолжается. В результате в предутренние часы теплых дней кислород в верхних горизонтах воды оказывается практически исчерпанным, и наблюдается гибель обитающих в этих горизонтах и требовательных к содержанию кислорода организмов (происходит так называемый «летний замор»).

3. Отмершие организмы рано или поздно опускаются на дно водоема,

где происходит их разложение. Однако донная растительность из-за эвтрофикации погибает, и производство кислорода здесь практически отсутствует. Если же учесть, что общая продукция водоема при эвтрофикации увеличивается, между производством и потреблением кислорода в придонных горизонтах наблюдается дисбаланс, кислород здесь стремительно расходуется, и все это ведет к гибели требовательной к кислороду донной и придонной фауны. Аналогичное явление, наблюдающееся во второй половине зимы в замкнутых мелководных водоемах, называется «зимним замором».

     4. В донном грунте, лишенном кислорода, идет анаэробный распад отмерших организмов с образованием таких сильных ядов, как фенолы и сероводород, и столь мощного «парникового газа» (по своему эффекту в этом плане превосходящего углекислый газ в 120 раз), как метан [17].

     В результате процесс эвтрофикации уничтожает большую часть видов флоры и фауны водоема, практически полностью разрушая или очень сильно трансформируя его экосистемы, и сильно ухудшает санитарно-гигиенические качества его воды, вплоть до ее полной непригодности для купания и питьевого водоснабжения.

1.2.3 Влияние неорганических загрязняющих веществ на человека



     При избытке фосфора в организме человека может возникнуть почечно-каменная болезнь, поражается печень и кишечник, развивается анемия и лейкопения – уменьшается содержание лейкоцитов; появляются кровоизлияния, возникают кровотечения, костная ткань теряет кальций, а фосфаты, наоборот, откладываются в костях. Потеря кальция приводит к быстрому развитию остеоопороза.

     При отравлении фосфором нарушается работа всей пищеварительной системы, печени, почек, сердца, появляются геморрагии – мелкие кровоизлияния, в том числе и на сетчатке глаз [22].

     По мере удаления от источника выброса большее количество азотичтых соединений превращается в NO2 - бурый, обладающий характерным неприятным запахом газ. Диоксид азота сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. Диоксид азота вызывает сенсорные, функциональные и патологические эффекты. Рассмотрим некоторые из них. К сенсорным эффектам можно отнести обонятельные и зрительные реакции организма на воздействие NO2. Даже при малых концентрациях, составляющих всего 0,23 мг/м3, человек ощущает присутствие этого газа. Эта концентрация является порогом обнаружения диоксида азота. Однако способность организма обнаруживать NO2 пропадает после 10 минут вдыхания, но при этом ощущается чувство сухости и першения в горле. Хотя

и эти признаки исчезают при продолжительном воздействии газа в концентрации, в 15 раз превышающей порог обнаружения. Таким образом,
NO2 ослабляет обоняние.

     Но диоксид азота воздействует не только на обоняние, но и ослабляет ночное зрение – способность глаза адаптироваться к темноте. Этот эффект же наблюдается при концентрации 0,14 мг/м3, что, соответственно, ниже порога обнаружения [10].

     Функциональным эффектом, вызываемым диоксидом азота, является повышенное сопротивление дыхательных путей. Иными словами, NO2 вызывает увеличение усилий, затрачиваемых на дыхание.

     Патологические эффекты проявляются в том, что NO2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний [10].

Вывод к .......................