Инженерная защита окружающей среды : процессы и аппараты защиты окружающей среды

Москва  2020

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ 

 

Кафедра безопасности и экологии горного производства

А.А. Куликова
А.С. Батугин

ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА  
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Процессы и аппараты защиты окружающей среды

Методические указания  
к выполнению курсового проекта

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3759

УДК 622.4 
 
К90

Р е ц е н з е н т 

д-р техн. наук, доц. Т.И. Овчинникова

Куликова А.А.

К90  
Инженерная защита окружающей среды : Процессы 

и аппараты защиты окружающей среды : метод. указа-
ния к подготовке курсового проекта / А.А. Куликова, 
А.С. Батугин. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2020. – 
26 с.

Методические указания предназначены для выполнения курсо-

вого проекта по дисциплинам «Инженерная защита окружающей 
среды» и «Процессы и аппараты защиты окружающей среды». В них 
приведена структура курсового проекта, а также образцы оформле-
ния разделов проекта. Рассмотрен пример выполнения курсового 
проектирования.

Предназначены для специалистов и магистрантов, обучающих-

ся по направлениям под-готовки 21.05.04 «Горное дело» и 20.04.01 
«Техносферная безопасность» соответственно.

УДК 622.4

© КуликоваА.А.,  

Батугин А.С., 2020

© НИТУ «МИСиС», 2020

Содержание

Цели и задачи курсового проектирования .............................. 4
Содержание отчета о выполнении курсового проекта .............. 4
Этапы выполнения курсового проекта ................................... 8
Пример проектирования очистных сооружений 
задание ............................................................................. 9
1 Аналитический обзор ..................................................... 10

1.1 Анализ состояния вопроса о влияние хлоридов  
на водоем ........................................................................10
1.2 Анализ исходных данных ............................................12
1.3 Выбор и обоснование методов очистки отзагрязняющих 
веществ ..........................................................................13

1.3.1 Выбор и обоснование методов очистки 
от крупногабаритных загрязняющих веществ ..................14
1.3.2 Выбор и обоснование методов очистки от песка .........14
1.3.3 Выбор и обоснование методов очистки 
от средневзвешенных веществ ........................................14
1.3.4 Выбор и обоснование методов очистки 
от мелкодисперсных взвешенных веществ .......................15
1.3.5 Выбор и обоснование методов очистки  
от химического загрязнения ..........................................16

2 Технологическая часть ................................................... 16
3 Инженерные расчеты ..................................................... 17
4 Экономическая часть ..................................................... 17
Заключение .................................................................... 18
Список использованных источников ................................... 18
Приложение А. Образец оформления титульного листа ......... 19
Приложение Б. Образец оформления содержания отчета 
о выполнении курсового проекта ........................................ 20
Приложение В. Образец оформления задания на курсовое 
проектирование ............................................................... 21
Приложение Г. Пример оформления списка использованных 
источников ..................................................................... 22
Приложение Д. Требования к оформлению отчета  
о выполнении курсового проекта ........................................ 23

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО 

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Курсовое проектирование – вид учебного процесса, реализуе-

мый в рамках той или иной учебной дисциплины, в данном случае – 
дисциплины «Инженерная защита окружающей среды». Курсовой 
проект выполняется обучающимся самостоятельно под руковод-
ством преподавателя. Отчет о выполнении курсовой работы  вклю-
чает расчетно-пояснительную записку и графическую часть.

Целью курсового проектирования является развитие на-

выков самостоятельной творческой деятельности, овладение ме-
тодами современных научных исследований, углубленное изуче-
ние вопроса, темы, раздела учебной дисциплины.

Задачи курсового проектирования:
 - углубленное освоение и закрепление теоретических знаний;
 - формирование навыков и освоение методов проектирова-

ния и технических расчетов;

 - подготовка к выполнению дипломного проекта и само-

стоятельной профессиональной деятельности.

Предлагается следующая тема для курсового проекти-

рования: «Выбор и расчёт параметров технологической схемы 
очистки сточных вод от заданных загрязнений».

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА 

О ВЫПОЛНЕНИИ КУРСОВОГО 

ПРОЕКТА

В состав отчета о выполнении курсового проекта входят 

следующие составляющие:

 - расчетно-пояснительная записка;
 - графическая часть.

Расчетно-пояснительная записка представляет собой тек-

стовый конструкторский (технологический) документ, содержа-
щий следующие структурные элементы:

 - титульный лист (приложение А);

- задание на проектирование (выдается руководителем 

по установленной форме, приведенной в приложении Б);

 - содержание (включает наименования всех разделов кур-

сового проекта с требуемой степенью детализации и указанием 
страниц их расположения в записке);

 - введение (включает анализ актуальности вопроса и по-

становку основных задач проекта);

 - аналитический обзор;
 - технологическую часть;
 - инженерные расчеты;
 - экономическую часть;
 - заключение;
 - список использованных источников;
 - приложения.

Аналитический обзор представляет собой раздел 1 рас-

четно-пояснительной записки и имеет следующую структуру.

1.1 Анализ состояния вопроса о влиянии химического 

загрязнения на окружающую среду (источники попадания хи-
мического загрязнения в водоем, влияние на биоту водоема; 
нормативы ПДК для рыбохозяйственного использования, суще-
ствующие методы очистки от химического загрязнения).

1.2 Анализ исходных данных (расчет расхода сточных 

вод, концентрации взвешенных веществ, расчет долей каждого 
загрязнителя по степени дисперсности взвешенных веществ и 
расчет эффективности необходимой очистки).

1.2.1 Выбор и обоснование методов очистки от крупнога-

баритных загрязняющих веществ (КГЗ). 

Выбирается оборудование для очистки сточных вод 

от КГЗ, обосновывается выбор оборудования, описывается вы-
бранное оборудование и вставляется рисунок, выполняется рас-
чет количества задержанных загрязнений на выбранном аппа-
рате в соответствии с эффективностью аппарата и предлагаются 
способы утилизации отбросов. 

1.2.2 Выбор и обоснование методов очистки от песка.
Выбирается оборудование для очистки сточных вод от пе-

ска, обосновывается выбор оборудования, описывается выбран-
ное оборудование и вставляется рисунок, выполняется расчет 
количества задержанных загрязнений на выбранном аппарате 

в соответствии с эффективностью аппарата и предлагаются спо-
собы утилизации песка. 

1.2.3 Выбор и обоснование методов очистки от средневзве-

шенных веществ (СВВ). 

Выбирается оборудование для очистки сточных вод 

от СВВ, обосновывается выбор оборудования, описывается вы-
бранное оборудование и вставляется рисунок, выполняется рас-
чет количества задержанных загрязнений на выбранном аппа-
рате в соответствии с эффективностью аппарата и предлагаются 
способы утилизации шламов.

1.2.4 Выбор и обоснование методов очистки от мелкоди-

сперсных взвешенных веществ (МДВ).

Выбирается оборудование для очистки сточных вод 

от МДВ, обосновывается выбор оборудования, описывается вы-
бранное оборудование и вставляется рисунок, выполняется рас-
чет количества задержанных загрязнений на выбранном аппа-
рате в соответствии с эффективностью аппарата и предлагаются 
способы утилизации шламов.

1.2.5 Выбор и обоснование методов очистки от химическо-

го загрязнения.

Выбирается метод согласно подразделу 1.1, проводится 

выбор оборудование и дается его описание, выполняется расчет 
количества задержанных загрязнений на выбранном аппарате 
в соответствии с эффективностью аппарата.

1.3 Выводы.

Технологическая часть представляет собой раздел 2 и со-

держит подробное описание выбранной технологической схемы 
с ее чертежом. Чертеж технологической схемы выполняется схе-
матически.

Технологический узел очистки сточных вод (СВ) должен 

состоять из двух частей (узлов):

 - узел очистки от взвешенных веществ (ВВ);
 - узел очистки от химического загрязнителя:

СВ

По значению ПДС следует найти концентрацию Ссб в-в,, 

до которой необходимо очищать СВ от взвешенных веществ перед 
сбросом их в водоем. Значение Ссб в-в не должно превышать значе-
ния Св-в, допустимого для входа на узел очистки от химических 
загрязнений. Если Ссб в-в > Св.в, то, следовательно, узел очистки 
ВВ должен обеспечивать очищение СВ до концентрации Св.в.

Для взвешенных веществ необходимо рассчитать доли 

каждого загрязнения по степени дисперсности. 

Следует провести анализ возможных методов очистки СВ 

от ВВ с учетом конкретных исходных данных и составить 2–3 ва-
рианта их последовательной компоновки:

1
2
3
4

или:

1 
2 
3 

или:

5 
1 
2 
3 
4 

,

где 1, …, n – конкретные устройства.

Необходимо выбрать из 2–3 вариантов наиболее, по Ваше-

му мнению, предпочтительный.

Согласно 
Инженерные расчеты являются разделом 3 и включают 

следующие расчеты.

3.1 Расчет основного оборудования.
3.2 Расчет вспомогательного оборудования.

Экономическая часть представляет собой раздел 4 и 

включает расчет эколого-экономического ущерба. Расчет эколо-
го-экономического  ущерба приведён приложении В.

Заключение содержит выводы по итогам выполнения кур-

сового проекта.

Список использованных источников содержит перечень 

источников, использованных при выполнении курсового про-
екта. Пример оформления списка использованных источников 
приведен в приложении Г.

Приложения содержат материалы, дополняющие текст 

отчета о выполнении курсового проекта.

Оформление пояснительной записки выполняется в соот-

ветствии с требованиями, приведенными в приложении Д.

Графическая часть включает в себя схематическое изо-

бражение всей технологической схемы, выполненной на листе 
формата А4, созданной обучающимся самостоятельно с соблюде-
нием масштаба.

ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ 
КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Первый этап. Анализ состояния вопроса о влиянии хими-

ческого загрязнения на окружающую среду. 

На данном этапе необходимо рассмотреть источники попа-

дания химического загрязнения в водоем, влияние химического 
загрязнения на биоту водоема, нормативы ПДК химического 
загрязнения и все существующие методы очистки СВ от химического 
загрязнения. Методы следует описывать по принципу 
действия и области применения. В тексте необходимо ссылаться 
на использованные литературные источники.

Второй этап. Анализ методов очистки СВ от ВВ.
На основе исходных данных и требований к качеству 

очистки СВ необходимо проанализировать применимость основных 
методов очистки СВ от ВВ (процеживания, пескоулавлива-
ния, отстаивания, фильтрования, флотации, центробежных методов, 
физико-химической очистки и др.). Следует обосновать 
наиболее рациональную последовательность применения мето-

дов очистки (например, пескоулавливание, отстаивание, фильтрация) 
и выбор конструкции аппаратов (например, песколовка 
горизонтальная, отстойник радиальный и т.д.). Привести описание 
выбранного оборудования, проиллюстрировать его на рисунке. 
На каждом выбранном этапе очистки выполняется расчет 
количества задержанных ВВ в соответствии с эффективностью 
выбранного оборудования.

Третий этап. Анализ методов очистки СВ от химического 

загрязнителя.

В соответствии с результатами анализа методов очистки 

СВ от химического загрязнения в аналитическом обзоре выбрать 
подходящий метод на основе исходных данных и требований к ка-
честву очистки СВ. Выбрать конструкцию аппаратов для прове-
дения очистки от химического вещества, привести описание вы-
бранного оборудования, проиллюстрированное на рисунке.

Четвертый этап. Анализ совместимости процессов и ап-

паратов, выбранных на втором и третьим этапах. Например, для 
использования обратного осмоса на третьем этапе может потре-
боваться более глубокая очистка воды от ВВ на втором этапе, 
чем это требуется в соответствии с нормами сброса, в связи с чем 
необходимо скорректировать выбор оборудования первичной 
очистки.

Следует выбрать более предпочтительный вариант.

ПРИМЕР ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ 

ЗАДАНИЕ

Составить технологический узел очистки СВ от следую-

щих загрязнений:

 - взвешенные вещества:
1) крупногабаритные загрязнения – 5 %;
2) песок – 30 %;
3) средние взвешенные вещества – 30 %;
4) мелкодисперсные – 35 %;
 - хлориды (Cl–).

1 Аналитический обзор

1.1 Анализ состояния вопроса о влияние 
хлоридов на водоем

Хлориды могут быть минерального и органического про-

исхождения. Первичными источниками хлоридов являются 
магматические породы, в состав которых входят хлорсодержа-
щие минералы (содалит, хлорапатит и др.), соленосные отложе-
ния, в основном галит. Значительное количество хлоридов по-
ступает в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, 
взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засо-
ленными, а также при вулканических выбросах. Возрастающее 
значение приобретают промышленные и сточные воды. 

Также присутствие хлоридов в природных водах может 

быть связано с растворением отложений солей, загрязнением, 
обусловливаемым нанесением соли на дороги с целью борьбы 
со снегом, льдом, сбросом стоков предприятиями химической 
промышленности, эксплуатацией нефтяных скважин, сбросом 
СВ, ирригационным дренажом, загрязнением в результате вы-
мывания твердых отбросов и вторжения морской воды в при-
брежные районы. Каждый из этих источников может вызвать 
загрязнение поверхностных и подземных вод. Высокой раство-
римостью хлоридов объясняется их присутствие практически во 
всех природных водах [ссылка на источник].

Хлориды обладают наибольшей миграционной способно-

стью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабо вы-
раженной способностью к сорбции взвешенными веществами и 
потреблением водными организмами. Повышенное содержание 
хлоридов ухудшает вкусовые качества воды, делает ее мало-
пригодной для питьевого водоснабжения и ограничивает при-
менение для многих технических и хозяйственных целей, а 
также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в пи-
тьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлорида выше 
250 мг/дм3 придает воде соленый вкус, в случае присутствия 
хлоридов кальция и магния он обнаруживается при концентра-
ции данных веществ свыше 1000 мг/дм3. Концентрация хлори-

дов и ее колебания, в том числе суточные, могут служить одним 
из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми 
стоками. 

Чрезвычайно велико значение солевого, или химического, 

состава воды в жизни рыб, беспозвоночных животных, а также 
растительных водных организмов. От состава и количества рас-
творенных в воде минеральных солей и микроэлементов зависит 
развитие одноклеточных водорослей (пищи для беспозвоночных 
животных), являющихся кормом для рыб.

По требованиям СанПин концентрация хлоридов в воде 

не должна превышать 420 мг/л.

Методы, с помощью которых можно удалить хлориды:
 - дистилляция;
 - вымораживание;
 - гелиоопреснение;
 - электродиализ;
 - обратный осмос;
 - ионный обмен.

Необходимо описать все эти методы следующим образом.
В качестве примера ниже приведено описание метода ге-

лиоопреснения. Сущность этого метода заключается в том, что 
под воздействием солнечной радиации в бассейне, заполненном 
соленой водой, происходит ее испарение, а дистиллят, образую-
щийся при конденсации пара на наклонных, охлаждаемых воз-
духом поверхностях крыши из стекла или пластмассы, собира-
ется в желобах, расположенных в нижней ее части; оставшийся 
рассол удаляется в дренаж. Солнечные опреснители целесоо-
бразно ориентировать на юг. Угол наклона светопроницаемой 
поверхности солнечного опреснителя выбирается с учетом вы-
соты Солнца над горизонтом и возможности обеспечения сте-
кания конденсата. Солнечные опреснители целесообразно использовать 
не только для целей питьевого водоснабжения, но и 
для опреснения высокоминерализованных вод. Максимальная 
производительность солнечных опреснителей может достигать 
10 кг/м2 в сутки, а в некоторых конструкциях гелиоустановок – 
20 кг/м2 в сутки. Солнечная дистилляция выгодно отличается 
от других методов опреснения, так как для нее требуется сравнительно 
меньшие эксплуатационные расходы. К недостаткам