Классификация средств индивидуальной защиты по принципу действия: фильтрующие и изолирующие средства.

Фильтрующие очищают вдыхаемый воздух от вредных веществ с помощью фильтров, сорбентов и поглотителей, входящих в их конструкцию (промышленные респираторы и противогазы). Есть четыре основных метода фильтрации: механический, электростатический, смешанный и химический. При механической фильтрации волокна удерживают частицы, вступившие с ними в контакт. Электростатическая фильтрация: фильтр заряжен на притяжение частиц, действуя наподобие гравитационного поля. Смешанная фильтрация: респираторы, предназначенные для защиты от масляных туманов, приходится «снабжать» дополнительными слоями механического фильтра. Химическая фильтрация: угольный фильтрующий слой не просто механически задерживает вредные вещества, но и абсорбирует их, то есть поглощает. Изолирующие средства индивидуальной защиты охраняют органы дыхания человека от окружающей среды. Воздух для дыхания поступает из чистой зоны или из источника дыхательной смеси, являющегося составной частью защитного средства. Изолирующие средства защиты применяются в тех случаях, когда нельзя использовать фильтрующие.

1. Расчет выпусков сточных вод.

Разбавление сточных вод - это процесс снижения концентрации загрязняющих веществ в водоемах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления: n=(С₀-С_В)/(С-С_B), где С₀ - концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах; С_B и С - концентрации загрязняющих веществ в водоеме до и после выпуска соответственно.

Для водоемов с направленным течением кратность разбавления удобнее определять по формуле

n=(mQ_B+Q_V)/Q_V, (11)

где Q_V - объемный расход сточных вод, сбрасываемых в водоем с объемным расходом воды Q_B; m - коэффициент смешения, показывающий, какая часть расхода воды в водоеме участвует в смешении.

Распространение примесей сточных вод обычно происходит в направлении установившихся течений в водоемах, в этом же направлении увеличивается и кратность разбавления. В начальном сечении (месте выпуска) кратность разбавления равна единице и в пределе, когда в процессе перемешивания участвует весь возможный для данного водоема расход среды, наступает полное перемешивание.

Концентрация загрязняющих веществ в водоеме в произвольный момент времени при условии полного перемешивания сточных вод

C=τ (C₀Q_V+ ∑ C_ьQ_B)/V

где τ =V/(Q_V+∑ Q_B-Q_п) - период полного обмена воды в водоеме; V - объем водоема; Q_п - потери расхода воды в водоеме без уноса загрязняющих веществ, например при испарении.

На рис. 61 представлена схема распространения сточных вод в водоеме. Видно, что участок водоема от места выпуска сточных вод до сечения, где произошло полное перемешивание, условно делят на три зоны. В зоне I процесс начального разбавления происходит за счет увлечения жидкости водоема турбулентным потоком струи сточной воды, истекающей из выпускных устройств. Концентрация загрязнений уменьшается до тех пор, пока разность скоростей струй сточной воды и жидкости водоема не станет минимальной. В зоне II процесс основного разбавления происходит за счет турбулентного перемешивания. Градиент концентраций загрязнений по длине этой зоны значительно меньше, чем в первой зоне. В зоне III процесс разбавления закончен, снижение концентраций загрязнений в ней происходит только за счет биологических процессов.

Рис. 61. Схема распространения сточных вод в водоеме

При проектировании и реконструкции машиностроительных предприятий, расположенных вблизи рек, в первую очередь необходимо оценить возможность сброса производственных сточных вод в реку. Наиболее просто эту возможность можно рассчитать по методу В. А. Фролова - И. Д. Родзиллера. Он основан на решении дифференциального уравнения турбулентной диффузии [13] при следующих допущениях: речной поток считается безграничным, начальное разбавление отсутствует, выпуск сточных вод сосредоточенный. Следует отметить, что для рек зона начального разбавления значительно короче, чем для озер и водохранилищ, поэтому в большинстве методик расчета разбавления сточных вод в реках начальное разбавление не учитывают. Этим методом определяют концентрацию загрязняющих веществ для максимально загрязненной струи потока реки без уточнения расположения этой струи, ее формы и размеров;

C_max=C+(C0=C)e^{-k3√ x}

где k=ψ φ ³√ D_Т/Q_V - коэффициент, характеризующий гидравлические условия смещения; ψ - коэффициент, характеризующий место расположения выпуска сточных вод (для берегового выпуска ψ =1, для выпуска в сечении русла ψ =1, 5); ψ =L/L_п - коэффициент извилистости русла; L - длина русла от сечения выпуска до расчетного створа; L_п - расстояние между этими же параллельными сечениями в нормальном направлении; D_T - коэффициент турбулентной диффузии, определяемый по формуле А. В. Караушева: D_T=gHω _x/MC_Ш, где g - ускорение силы тяжести; H - средняя глубина русла по длине смешения; ω _x - средняя по сечению русла скорость течения реки на удалении х от места выпуска сточных вод; С_Ш - коэффициент Шези [13]; М - функция коэффициента Шези.

Кратность разбавления определяется по формуле (11), а коэффициент смешения

m=1-e^{-k3√ L}/1+Q_B/Q_Ve ^{-k3√ L} (12)

Условия смешения сточных вод с водами озер и водохранилищ значительно отличаются от условий смешения в реках. Концентрация загрязнений значительно уменьшается в начальной зоне смешения, но полное перемешивание происходит на значительно больших удалениях от места выпуска, чем в реках. Кроме того, изменяющиеся во времени направление и величина скорости движения воздуха над озерами и водохранилищами переносят загрязнения в различном направлении от места выпуска. Расчет разбавления сточных вод в озерах и водохранилищах проводят двумя методами: методом М. А. Руффеля и методом Н. Н. Лапшева. Метод М. А. Руффеля применяется с использованием способа конечных разностей при решении дифференциального уравнения турбулентной диффузии.

Для оценки наименьшей кратности разбавления сточных вод на расстоянии L от места выпуска их в озера и водохранилища удобнее пользоваться методом Н. Н. Лапшева. Этот метод применяется для расчета кратности разбавления при распределенных и сосредоточенных выпусках со скоростью истечения сточных вод из выпускных устройств ω _У ≥ 2 м/с. Наименьшая кратность разбавления n=А(0, 2L/d₀)k₁b₁ где А - коэффициент, характеризующий равномерность выпуска, для сосредоточенного выпуска A=1, для распределенного - А=0, 74/(L/l₁+2, 1)^{0, 4}; l₁ - расстояние между устройствами выпуска; d₀ - диаметр выпускного отверстия; k₁ - коэффициент, характеризующий степень проточности озера или водохранилища. Для озера или водохранилища, в которых движение воды определяется потоком сбрасываемых сточных вод, коэффициент k₁=L_B/F₀/(0, 000015τ ω _У+L_BF₀), где L_B - расстояние от места выпуска до берега в направлении истечения сточных вод; F₀ - суммарная площадь отверстий выпуска. Для озера или водохранилища, течение в которых определяется ветром, k₁=ω /(0, 000015ω _У+ω), где ω - скорость течения озера (водохранилища).

Параметр b₁ характеризует глубину водоема, а также относительную скорость сточной воды в сечении выпуска: b₁=0875+0, 325H/(360+ω /ω _У10⁵)