Разработка системы локального мониторинга на предприятии по производству цемента сухим способом

 

К основным методам отбора проб атмосферного воздуха относятся:

1 отбор воздуха в контейнеры;

2 абсорбция загрязняющих примесей  подходящим растворителем;

3 вымораживание примесей;

4 адсорбция примесей в трубках  с подходящим адсорбентом;

5 концентрирование на фильтрах  твердых частиц и жидких аэрозолей.

Отбор воздуха в контейнеры применяется  редко, так как в этом методе отсутствует  концентрирование микропримесей. Обычно его используют для газовой хроматографии, а также для определения легколетучих веществ, которые хорошо сорбируются. Контейнеры изготавливают из стекла, ряда полимерных материалов.

Абсорбция загрязняющих примесей является наиболее распространенным методом  отбора проб. Достоинством этого метода является высокая селективность  за счет отбора поглотителя и возможность  одновременного концентрирования примесей. Отбор проб осуществляется пропусканием  аналитического воздуха через поглотительную склянку. Скорость аспирирования должна составлять 1-30 дм³/мин.

Вымораживание примесей используется преимущественно при проведении хромотографического анализа или в сочетании его с ИК спектральным методом. При отборе пробы, анализируемый воздух аспирируется через охлажденную ловушку, имеющую достаточно большую поверхность. В качестве ловушек используют полые металлические капилляры, стальные и стеклянные трубки, заполненные инертным материалом. В качестве хладагента применяют различные вещества и смеси с небольшой температурой, например, лед или жидкий азот. Недостатком этого метода является накопление воды в ловушке при аспирации больших объемов воздуха, что мешает проведению анализа. Для устранения этого недостатка воздух необходимо осушить.

Адсорбция примесей в трубках - основной способ концентрирование загрязняющих веществ при отборе проб воздуха для анализа. Он заключается в аспирации большого объема воздуха через слой сорбента с последующим извлечением концентрированных примесей из ловушки. При газохроматографическом анализе для извлечения примеси ловушку нагревают, а для спектральных - их извлекают с помощью растворителей - экстрагентов. В качестве сорбентов применяют угли, силикагели. Метод адсорбции очень эффективен для широкого круга загрязняющих веществ присутствующих в воздухе в виде газов и паров. Находящиеся в воздухе твердые частицы и частицы аэрозолей являются крупными частицами и не улавливаются обычными сорбентами. В этом случае необходимо применять различные устройства (электростатические ловушки, циклоны), позволяющие с высокой скоростью улавливать из воздуха такие частицы. При химическом анализе воздуха используют  фильтры из различных материалов. С помощью фильтров, через которые со скоростью 1м³/ч пропускают несколько м³ воздуха, улавливаются твердые частицы пыли и аэрозоли содержащиеся в воздухе.

 

5.2 Сбросы сточных вод

 

Локальный мониторинг  сточных вод в районе расположения предприятия по производству цемента включает в себя получение информации  о количественном и качественном состоянии сточных вод, а также сравнение полученных результатов  при исследовании этих вод  с  установленными  нормативами  и передачу информации  в  Территориальные  центры  локального  мониторинга.

Мониторинг  сточных вод в рамках локального мониторинга включает в себя наблюдения за качеством сточных вод, отводимых в водные объекты.

На завершающем  этапе создания системы локального мониторинга сточных вод на предприятии по производству цемента, по возможности обеспечивается  непрерывный автоматический  контроль, за общим состоянием сточных вод (по комплексным показателям качества).

5.2.1 Выбор методик выполнения измерений

 

Идентификацию и определение содержания загрязняющих веществ в гидросфере в лаборатории  экологического контроля Республики Беларусь осуществляют в соответствии с «Перечнем методик выполнения измерений, допущенных к применению в деятельности лабораторий экологического контроля предприятий и организаций Республики Беларусь».

Методы  определения некоторых загрязнителей, присутствующих в сточных водах  предприятия по производству цемента (в том числе и в дождевом стоке), представлены в таблице 5.2.1.

 

Таблица 5.2.1 – Методы определения загрязнителей, присутствующих в сточных водах и поверхностных водах

Опреде-ляемый параметр	Методика выполнения измерений (МВИ)	Диапазон,	Погрешность измерений, %
рН	МВИ потенциометрическим методом;	0-14	0,4
Взвешен-ные вещества	МВИ концентрации взвешенных веществ  гравиметрическим методом;	5-50 мг/м3	20
Нефте-продукты	ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 Количественный химический анализ вод. МВИ массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости "Флюорат-02"	0,005 – 0,01 вкл. мг/дм3	50
		0,01 – 0,5 вкл. мг/дм3	35
		0,5 – 50,0 вкл. мг/дм3	25

 

5.2.2 Характеристика методов отбора, консервирования и хранения проб

 

Отбор проб воды является важнейшей частью анализа. Ошибки, допущенные в результате неправильного  отбора пробы, в дальнейшем исправить  практически нельзя. Поэтому выбор  способа и само взятие пробы должны проводить опытные, квалифицированные  работники, несущие ответственность  за результаты анализа.

Оборудование  для отбора проб сточных вод должно отвечать следующим требованиям: не допускать изменения состава  образца в результате адсорбции, испарения и т.п.; исключать возможность  попадания посторонних веществ  в контейнер. Материалом контейнера служит пластик. Для отбора проб применяют  бутыли с широким горлом.

При отборе проб следует соблюдать следующие  правила:

- минимальная  скорость отбора жидкой пробы  должна составлять 0,5 м/с (во избежание расслоения фаз);

- интервал  между отбором проб рекомендуется  от 5 мин до 1 ч;

- минимальный  диаметр отверстия пробоотборника  от 9 до 12 мм;

- точность  измерения объема пробы должна  быть не менее 5 %.

При составлении  программы отбора проб необходимо учесть тенденции изменения качественного  и количественного состава стоков в течение дня, недели, месяца, года. В том случае, когда контрольный  период больше или равен одному году, стандарт приводит формулы для расчета  дней отбора проб в течение года.

Отбор проб происходит через определенные промежутки времени. Количество необходимых образцов выбирают на основе статистического  анализа.

Время отбора одного сложного образца (т.е. образца, полученного смешением различных  порций) может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней. Длительность отбора ограничивается стабильностью  содержащихся в образце веществ. В том случае, когда образец  содержит органические компоненты, длительность не превышает 24 ч.

Хранение  проб сточных вод допускается  лишь в том случае, если анализ не может быть произведен сразу после  их отбора. При этом необходимо строго соблюдать допустимые сроки хранения.

Для определения  срока сохранности воды в том  состоянии, в котором она находилась в момент взятия пробы, ее необходимо законсервировать.

При определении  взвешенных веществ и рН воду не консервируют, к анализу приступают сразу после отбора пробы.

При определении  ХПК пробу также не консервируют, но ее можно хранить при 3-4 ⁰С. К анализу приступают не позднее чем через 24 ч после отбора пробы.

При определении  свинца в воде пробу консервируют прибавлением 3 мл концентрированной  азотной кислоты или ледяной  уксусной кислоты на 1 л пробы.

При определении  хрома в воде пробу консервируют, прибавляя 5 мл концентрированной азотной  кислоты на 1 л пробы.

При определении  цинка в воде пробу консервируют прибавлением 1 мл концентрированной  серной кислоты на 1 л пробы.

Т.к. определяемые в пробе вещества не могут быть законсервированы одним и тем  же способом, то такие пробы отбирают в отдельные бутыли и проводят соответствующую для каждого  из определений консервацию.

Для отбора проб на поверхности рек применяют  обычные емкости с широким  горлом. При отборе проб воды следует  фиксировать в документах место  отбора.

Для определения  влияния места сброса сточных  вод и вод притока реки пробы  отбирают выше по течению реки и  в точке, где произошло полное смешение вод. Пробы отбирают по глубине, от берега до берега и вдоль по течению. Если загрязнения распределены равномерно по потоку реки, то для отбора проб подходит практически любое место. При  неравномерном распределении загрязнений  стандарт рекомендует отбор составных  проб из разных точек. Но при этом нельзя оценить различия в концентрациях  загрязнителей в разных местах реки. Составные пробы не отбирают для  анализа растворенных газов и  летучих компонентов.

Частоту и время отбора проб устанавливают  в зависимости от целей исследования согласно программе. Отобранные пробы  консервируют в соответствии с требованиями стандарта на метод анализа, если их не анализируют на месте отбора.

Сосуды  с отобранными пробами должны быть четко промаркированы и доставлены в лабораторию в возможно короткое время.

В отчете по отбору проб должны быть приведены  следующие сведения: название реки или потока; место отбора с подробным  описанием; точка отбора; дата и время  отбора; фамилия и имя специалиста, выполнявшего отбор проб; метеорологические  данные (температура, количество осадков, облачность и т.д) во время отбора проб; внешний вид и температура воды; условия течения реки; характеристика отобранного образца (запах, цвет воды, прозрачность, наличие суспензий и т.д.); тип устройства для отбора проб; метод консервации образцов; условия хранения и транспортирования образцов.

 

5.3 Подземные воды и поверхностные воды

 

5.3.1 Выбор методик выполнения  измерений

 

 Выбор  методик выполнения измерений  осуществляется в соответствии  с «Перечнем методик выполнения  измерений, допущенных к применению  в деятельности лабораторий экологического  контроля предприятий и организаций  Республики Беларусь». 

Перечень  анализируемых компонентов в  поверхностных и подземных водах представлен в таблице 5.3.1.

 

Таблица 5.3.1 – Перечень анализируемых компонентов, присутствующих в поверхностных и подземных водах

Определяемый параметр	Методика выполнения измерений (МВИ)	Диапазон	Погреш-ность измере-ний, %
1	2	3	4
Температура воды	МВИ температуры при помощи ртутного термометра	-	-
рН	МВИ потенциометрическим методом	0-14	0,4
Концентрация сухого остатка	МВИ.МН 4218-2012. Методика выполнения измерений концентрации сухого остатка (минерализации) гравиметрическим методом	от 50 до 50000 мг/дм3	5
Продолжение табл. 5.3.1
1	2	3	4
Нефтепродук-ты	ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 Количественный химический анализ вод. МВИ массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости "Флюорат-02"	0,005 – 0,01 вкл. мг/дм3	50
		- 0,01 – 0,5 вкл. мг/дм3	35
		0,5 – 50,0 вкл. мг/дм3	25

 

5.3.2 Характеристика методов отбора и хранения проб

 

При анализе  подземных вод отбор проб производят с применением следующего оборудования:

Насосы. При отборе проб применяют различные  типы насосов. Для глубинного обора  проб рекомендуются погружные насосы, так как насосы, установленные  на поверхности, подают воду с глубины  до 8 м. При анализе содержания растворенных газов в грунтовых водах нельзя использовать для отбора проб поршневые  насосы.

Пробоотборники. При шахтном отборе проб применяют различные типы пробоотборников, автоматически открывающихся и закрывающихся на заданной глубине. При глубинном бурении применяют специальные типы пробоотборников. Для анализа воды, скапливающейся в порах горных пород, проводят отбор образцов пород с разных глубин с последующей откачкой воды из пор.

Для отбора проб по длине скважины используют пакеры (уплотняющие устройства для бурения нефтяных скважин). Один или несколько пакеров располагают в скважине для уплотнения породы. Пробы воды отбирают из уплотненных участков либо путем откачки, либо путем вытеснения газом.