Регіональне забруднення водойм токсичними забруднювачами

В умовах аварій

8.1 Мета роботи. Ознайомитися з загальними вимогами до стічних вод підприємств, визначити рівень регіонального забруднення води капролактамом в умовах надзвичайних ситуацій.

 

Короткі теоретичні відомості

Загальні вимоги до стічних вод підприємств показані в табл. 8.1, 8.2.

Підприємства сплачують штрафи в разі: перевищення запланованого об’єму скиду стічних вод – в п’ятикратному розмірі основного тарифу; за відхилення рН на одну одиницю; Т >40⁰ С, скид заборонених ШР – у 2х-кратному розмірі, за перевищення ХПК/БПК_п≤ 1,5 кратність тарифу

Кт= ХПК/1,5·БПК_п (8.1)

За перевищення концентрації одного із забруднень:

Кт=Сфакт/ДК, (8.2)

але не вище (для 1 речовини) 5.

За перевищення С декількох речовин (Кт_Σ=ΣКт_і):

Кт_і=1+[(Сфакт - ДК_і )/ ДК_і] (8.3)

Загальна кратність підвищеного тарифу не може бути більше 10.

Основним джерелом забруднення води капролактамом (структурна формула наведена на рис. 8.1) є виробництво поліамідного волокна. Забруднені стічні води при виробництві капрону, аніду утворюються при відмиванні (виробництво волокна капрон), скиду промивних вод від регенераційних установок, охолоджувальних вакуумних насосів, конденсації парів мономерів і розчинників у відкритих конденсаторах, охолодженні насосів високо киплячого теплоносія, від установок фарбування, при митті устаткування і підлоги, а також при проведенні інших технологічних операцій.

 

Таблиця 8.1 – Загальні вимоги до складу та властивостей стічних вод підприємств

Показники якості стічних вод	Допустимі величини
1.ХСК>БСК5	Не більше, як у 2,5 рази
2.ХСК>БСКп	Не більше, як у 1,5 рази
3. БСКп	Згідно з проектом очисних споруд
4.Т,^0С	Не вище 40^0С
5.рН	6,5...9,0
6.Завислі речовини, г/м^3	≤500
7.Нерозчинні масла, смоли, мазут	Не допускається
8.Нафта, нафтопродукти	≤20
9.Жири рослинні, тваринні, г/ м^3	≤100
10.Хлориди, г/ м^3	≤350
11.Сульфати, г/ м^3	≤400
12.Судьфіди, г/ м^3	≤1,5
13.Аміак, солі амонію, г/ м^3	≤25,0
Не допускаються:
14.Кислоти, горючі суміші, токсичні, розчинені газоподібні речовини, які здатні утворювати в мережах токсичні гази.
15.Речовини, для яких не встановлено ГДКв
16.Концентровані маточні, кубові розчини
17.Будівельне, промислове, господарсько-побутове сміття, абразивні матеріали, ґрунт
18.Радіоактивні речовини (з фоном, що перевищує фон місцевого господарсько-побутового стоку), епідеміологічно небезпечні бактеріальні та вірусні забруднення

 

Таблиця 8.2 – Допустимі концентрації (ДК,мг/л) ШР в стічних водах підприємств

Показники	Зави-слі речо-вини	Міне-ралі-зація	БПКп	ХПК	SO4^2-	Cl^-	NO3^-	NO2^-	PO4^3-	N амон.
ДК, мг/л	З мі-ських очисних споруд у р.Білоус			6,0					0,3	1,2	6,0
В каналі-зацію м.Черні-гова							18,3	0,147	4,12	20,0
Показники	Fe заг	Cu^2+	Zn^2+	Ni^2+	Cr^3+	Cr^V^І	СПАР	нафто- про- дукти	капро лактам	жири росл. твар.
ДК, мг/л	З мі-ських очисних споруд у р.Білоус	0,14	0,015	0,024	0,014	0,023	0,04	0,4	0,4
В каналі-зацію м.Черні-гова	0,033	0,018	0,042	0,033	0,227	0,033	0,795	9,93	1,12	30,0

 

	Рисунок 8.1 – Хімічна будова e–капролактаму

 

 

Чернігівським об’єднанням “Хімволокно” щороку скидається близько 600 т кубового відходу першої дистилляції цеху регенерації e-капролактаму. Характеристика відходів наведена в таблиці 8.3

Витрати та характеристика технологічної води і стічних вод виробництва волокна капрон приведена в таблиці 8.4.

Таблиця 8.3 – Характеристика кубових відходів (К) першої дистилляції цеху регенерації e-капролактаму ОАО “Хімволокно” (ОСТ 638-81)

Основні складові, % масс.
e-	Олігомери
капролактам	Всього	Нерозчинна фракція	Розчинна фракція
25...50	36...59,6	24...40	12...19,6
Середній склад кубових відходів регенерації e–капролактаму
e –капро-	Олігомери	Неорганічні	рН	r,
лактам, %	Нерозчинні	Розчинні			кг/м^3
	33,8	16,9	2,4

 

Стічні води виробництва синтетичних волокон містять, в основному, органічні, а також неорганічні речовини: капролактам, диметилтерефталат, акрилонітрил, вінілацетат, метилакрилат, метанол, етиленгліколь, роданід натрію. Крім того в стоках присутні замаслюючі препарати, в складі яких містяться поверхнево-активні речовини (ПАР), сульфовані масла та інші речовини. Характеристика основних забруднень промислових стоків при виробництві синтетичних волокон приведена в таблиці 8.5. Стічні води цих виробництв очищають біохімічними методами.

 

Таблиця 8.4 – Витрати і характеристика стічних вод при виробництві

волокна капрон

Цехи	Категорія	Витрати	Годинний коеф. нерівн. витрат	Температура, ^0С	Основні забруднювачі
Хімічні	забруднені	1-2	2.0-3.0		капролактам
умовно чисті	30-32	1.1-1.3		капролактам
умовно чисті	14-15	1.1-1.2		капролактам, замаслювачі, диніл
Прядильно-відроблювальні	забруднені	80-100	1.1-1.3		капролактам, замаслювачі, диніл
забруднені	35-40	1.2-1.3		капролактам, замаслювачі, диніл
мало забруднені	80-85	1.1-1.2		капролактам, замаслювачі, диніл
умовночисті	8-10	1.1-1.2		капролактам, замаслювачі, диніл
Регенерації	забруднені	6-10	2.0-3.0		сліди капролактаму, кислот, лугів
умовно чисті	75-85	1.2-1.3		сліди капролактаму, кислот, лугів
умовно чисті	310-330			сліди капролактаму, кислот, лугів
умовно чисті	90-100			сліди капролактаму, кислот, лугів

Однак в умовах аварійних ситуацій (пориви трубопроводів тощо) виникає небезпека забруднення водойм токсичними забруднювачами. Тому їх визначення дуже важливо для практики безпеки життєдіяльності у надзвичайних умовах.

 

Експериментальна частина

Для визначення кількісного складу капролактаму в стічних водах використовують фотомеметричний метод з гідроксиламіном.

Суть методу: фотометричний метод оснований, на розкладі амідів кислот при нагріванні з гідроксиламіном:

RCONH₂+NH₂OH®RCONHOH+NH₃

І на реакції утворення гідроксамових кислот з іонами заліза (III), в результаті утворюється забарвлені в червонуватий колір сполуки, концентрацію яких визначають фотометрично:

 

3RCONHOH+Fe³⁺® (RCONHO)₃Fe+3H⁺

 

Таблиця 8.5 – Характеристика основних забруднень промислових стоків при виробництві синтетичних волокон

Забруднення	Розчинність у воді при 20^0С, г/л	Здатність до біохімічного окислення	Допустима концентрація, мг/л	ХСК, кг/кг	БПК, кг/кг
при біохімічній очистці	у воді водойм
Капролактам	розчиняється	окислюється	100,0	1,0	2,75	–
Сіль АГ	розчиняється	окислюється	–	1,0	2,30	–
Адипінова кислота		окислюється	–	–	1,30	–
Гексаметилендиамін	розчиняється	окислюється	–	0,01	2,88	–
Акрилонітрил	розчиняється	окислюється			3,20	–
Метил акрилат	необмежено розчинюється	окислюється	–	–	1,68	–
Диметилтерефталат	важкорозчинний	окислюється	–	1,5	1,65	–
Роданід натрію	розчиняється	окислюється	–	0,1	1,95	–
Диметилформамід	необмежено розчинюється	окислюється	–	10,0	1,53	–
Етиленгліколь	необмежено розчинюється	окислюється	за показником БПК	1,50	1,26
Метанол	необмежено розчинюється	окислюється	за показником БПК	1,50	0,91
Ацетон	необмежено розчинюється	окислюється	за показником БПК	2,17	1,68
Оцтова кислота	необмежено розчинюється	окислюється	за показником БПК	1,08	0,86
Формальдегід	розчиняється	окислюється		0,5	1,00	0,75
Толуол	0,5	окислюється	7,0	0,5	3,14	–
Бутилацетат	розчиняється	окислюється	–	–	2,20	–
Етилацетат		окислюється	–	–	1,80	–

 

Хід визначення: Беруть 50 мл аналізуємої стічної води, з бажаною концентрацією 0.1-10.0 мг капролактаму в цьому об`ємі, переносять в колбу вмістом 100 мл і нейтралізують 0.1н розчином кислоти або лугу, визначивши необхідну кількість реактиву попереднім титруванням іншої порції проби. Додають 20 мл розчину гідрохлорид гідроксиламіну, 5 мл 1н розчину їдкого натру, приєднують до колби зворотній холодильник і кип`ятять 30 хв, рахуючи від початку кипіння. Охолоджують розчин до кімнатної температури, приливають 1.5 мл 2н розчину соляної кислоти (НСl), 15 мл розчину хлориду заліза (III) (FeCl₃) переносять у мірну колбу місткістю 100 мл і доводять об`єм до мітки дистильованою водою.

Через 10 хв вимірюють оптичну густину забарвленого розчину (розчин перед вимірюванням необхідно пропустити через паперовий фільтр) при l=500 нм по відношенню до розчину, одержаному в холостому досліді, в якому до 50 мл проби додають всі вказані вище реактиви, але розчин не кип`ятять. При вимірюванні оптичної густини користуються кюветами з товщиною шару 1 см, якщо проба містить 1.0-10.0 мг капролактаму. Результат вимірювання знаходять за калібрувальними графіками.

Калібрувальні графіки. Для побудови одного з них відбирають 1, 2, 3, 5, 7, 10 мл стандартного розчину, з концентрацією 1 мг капролактаму в 1 мл, доводять дистильованою водою до мітки 50 мл (мірна колба) і далі продовжують як при аналізі проби, користуючись кюветою з товщиною шару 1 см. Для побудови другого графіка відбирають 1, 3, 5, 10, 15, 20 мл стандартного розчину, з концентрацією 0.1 мг капролактаму в 1 мл, доводять до 50 мл дистильованою водою і продовжують як описано вище, але користуючись кюветою з товщиною шару 5 см. Калібрувальний графік для визначення вмісту капролактаму наведено на рисунку 7.3.1.

 

 

 

Висновки

Експериментально визначено вміст капролактаму у пробі стічної води.......мг/л. При аварійній ситуації концентрація капролактаму, визначена експериментально, перевищує ГДК капролактаму у стічній воді у..... разів.

 

8.5 Тестові запитання для контролю СР

1. Які основні вимоги до забруднень стічних вод?

2. Що таке ГДК, ДК шкідливих речовин? Для яких категорій водойм встановлюється ГДК шкідливих речовин у воді? Назвіть одиниці вимірювання ГДК шкідливих речовин у воді?

3. Які лімітуючі показники шкідливості визначають ГДК_в, ГДК_рг, ДК?

4. Які класи небезпеки шкідливих речовин встановлюються для водойм?

5. Які Ви знаєте методи очистки стічних вод? За допомогою якого з них можна очистити стічні води від капролактаму?

6. Що характеризують величини ХСК (ХПК), БСК (БПК)? Назвіть одиниці вимірювання. Як визначають ХСК, БСК?

7. В чому полягає небезпека капролактаму?

8. Які штрафи платять підприємства за порушення ”Правил охорони поверхневих вод”?

9. Як розраховується коефіцієнт розбавлення стічних вод чистою водою?

10. Які Ви знаєте класи забрудненості води водойм?

 

Лабораторна робота №9