Рациональное использование водных ресурсов

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по направлению 20.04.01
проф. М.А.Пашкевич
Зав. кафедрой Геоэкологии
проф. М.А.Пашкевич
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ
РЕСУРСОВ»
Направление подготовки: 20.04.01 (280700) «Техносферная безопасность»
Программа: Экологический менеджмент в горном производстве
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель:
доцент
Д.С. Петров
Санкт-Петербург
2015
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью дисциплины «Рациональное использование водных ресурсов» научить:
- анализу функционирования систем промышленного водоснабжения предприятий
различных отраслей промышленности;
- пользоваться нормативной литературой в области нормирования режимов и условий
потребления воды на промышленные нужды;
- расчетам конструкций водоохлаждающих сооружений систем оборотного
водоснабжения;
- выбору методов конструирования охлаждающей воды, расчетам инженерного
оборудования;
- методам водоподготовки технической воды с целью выполнения отраслевых стандартов
для отдельных отраслей промышленности по солесодержанию;
- обосновывать техническую возможность и экономическую целесообразность повторного
использования очищенных сточных вод в промводоснабжении взамен природных.
Задачи дисциплины «Рациональное использование водных ресурсов» - подготовка
специалистов к проектно-конструкторской, производственно-технологической и
эксплуатационной деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина «Рациональное использование водных ресурсов» относится к
дисциплинам по выбору.
Дисциплина «Рациональное использование водных ресурсов» базируется на
дисциплинах: «Современные проблемы науки в области защиты окружающей среды»,
«Мониторинг и охрана городской среды», а также на дисциплинах профессионального
цикла соответствующей бакалаврской программы.
Дисциплина «Рациональное использование водных ресурсов» изучается в 2-м
семестре курса обучения, полученные знания будут использованы при подготовке
выпускной квалификационной работы магистра.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций:ОК-2, ОК-6, ОК-8, ПК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-7, ПК-8, ПК-10, ПК-12, ПК-13,
ПК-15, ПК-16, ПК-17, ПК-22.

способность и готовность к творческой адаптации к конкретным условиям
выполняемых задач и их инновационным решениям (ОК-2);

способность обобщать практические результаты работы и предлагать новые
решения, к резюмированию и аргументированному отстаиванию своих решений (ОК-6);

способность принимать управленческие и технические решения (ОК-8);

способность прогнозировать, определять зоны повышенного техногенного
риска и зоны повышенного загрязнения (ПК-2);

способность оптимизировать методы и способы обеспечения безопасности
человека от воздействия различных негативных факторов в техносфере (ПК-3);

способность реализовывать на практике в конкретных условиях известные
мероприятия (методы) по защите человека в техносфере (ПК-5);

способность к реализации новых методов повышения надежности и
устойчивости технических объектов, поддержания их функционального назначения (ПК-7);:

способность ориентироваться в полном спектре научных проблем
профессиональной области (ПК-8);

способность анализировать, оптимизировать и применять современные
информационные технологии при решении научных задач (ПК-10);
2
способность
использовать
современную
измерительную
технику,
современные методы измерения (ПК-12);

способность применять методы анализа и оценки надежности и
техногенного риска (ПК-13);

способность осуществлять взаимодействие с государственными службами в
области экологической, производственной, пожарной безопасности, защиты в
чрезвычайных ситуациях (ПК-15);

способность участвовать в разработке нормативно-правовых актов по
вопросам техносферной безопасности (ПК-16);

способность к рациональному решению вопросов безопасного размещения и
применения технических средств в регионах (ПК-17);

способность организовывать мониторинг в техносфере и анализировать его
результаты, составлять краткосрочные и долгосрочные прогнозы развития ситуации (ПК-22).

В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- специфику, основные направления и перспективы развития систем технического
водоснабжения предприятий различных отраслей промышленности.
Уметь:
- на современной инженерной основе выбирать схемные технологические решения
по водоподготовке технической воды, использовать методики расчета и проектирования
отдельных технологических узлов, конструкций, сооружений.
Владеть:
- методами решения типовых задач в области проектирования и расчета систем
промышленного водоснабжения и водоотведения с учетом новейших достижений науки и
техники
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы
Всего
часов
Семестры
1
2
3
4
36
-
36
-
-
В том числе:
-
-
-
-
-
Лекции
5
-
5
-
-
Практические занятия (ПЗ)
31
-
31
-
-
Семинары (С)
-
-
-
-
-
Лабораторные работы (ЛР)
-
-
-
-
-
-
-
Аудиторные занятия (всего)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
108
-
108
-
-
3
Курсовой проект (работа)
41
-
41
-
-
Расчетно-графические работы
18
-
18
-
-
Реферат
18
-
18
-
-
31
-
31
-
-
Экзамен
-
Экз.
-
-
Другие виды самостоятельной работы:
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
(36)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
(36)
180
-
180
-
-
5
-
5
-
-
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1.
Наименование раздела
дисциплины
Введение. Системы
водоснабжения
промышленных
предприятий.
Содержание раздела
Вода и ее роль в развитии современной промышленности
и энергетики. Потребление воды в различных отраслях
народного хозяйства. Рациональное научно обоснованное
комплексное использование водных ресурсов. Охрана
водных источников от загрязнения. Решения
правительства, положения Конституции РФ по вопросам
комплексного использования водных ресурсов, развития
водоснабжения, охраны окружающей среды.
Краткий исторический обзор развития производственного
водоснабжения. Современные системы водоснабжения
промышленных предприятий и электрических станций,
основные пути их развития. Достижения отечественной и
зарубежной науки и техники в создании маловодных
технологий и замкнутых системах водного хозяйства
промышленных
предприятий. Задачи в области
производственного водоснабжения в свете решений
правительства
по
основным
направлениям
экономического и социального развития РФ.
Потребители воды на промышленных площадках.
Наличие различных категорий потребителей на
промпредприятиях. Нормы и режимы расходования воды
на производственные нужды. Требования к качеству
воды.
Виды систем водного хозяйства промпредприятий.
Возможность объединения систем водоснабжения
промпредприятий с
городскими и поселковыми
системами водоснабжения. Порядок взаимоотношений с
городскими водопроводами, графики водопотребления,
лимиты на воду регулирование качества воды и
необходимых свободных напоров для отдельных
водопотребителей в промзоне.
Виды систем технического водоснабжения. Системы,
4
2.
Особенности
водоснабжения
предприятий различных
отраслей
промышленности.
3.
Противопожарное
водоснабжение.
Обессоливание и
опреснение воды.
оборотного,
прямоточного,
последовательного,
и
оборотно-последовательного
использования
воды.
Принципы разбивки систем промводоснабжения на ряд
оборотных циклов. Замкнутые системы водного,
хозяйства Принципы создания этих систем. Выбор вида
системы в зависимости от мощности, удаленности и
надежности источника водоснабжения, температуры и
качества воды, условий защиты водоема от истощения,
загрязнения, технологических требований. Техникоэкономическая оценка эффективности применения этих
систем.
Принципы составления водного баланса систем
водоснабжения
по
количеству,
качеству,
термостабильности,
коррозийности,
6иогенности
оборотных вод.
Оборотного водоснабжения промпредприятий с учетом
качества и технологических свойств добавочной и
оборотной воды.
Водоснабжение водоемких предприятий: тепловых и
атомных электростанций, ТЭЦ, предприятий цветной и
черной металлургии, нефтеперерабатывающих и
нефтехимических производств, предприятий химической,
пищевой и текстильной промышленности.
Потребители воды. Требования к качеству воды, схемы ее
использования. Системы охлаждения оборудования.
Потребление воды для обеспечения взрывопожарной
безопасности технологических процессов и создания
безопасных условий труда. Виды потребителей воды.
Системы противопожарного водоснабжения и режимы их
работы. Классификация систем противопожарного
водоснабжения зданий, сооружений и технологических
комплексов. Схемы противопожарного водоснабжения.
Обоснование
проектного
решения
при
выборе
структурной схемы подачи воды для обеспечения
пожарной безопасности промпредприятий.
Противопожарное водоснабжение на современных
промышленных предприятиях. Расчет параметров
противопожарного оборудования. Определение качества,
расхода и интенсивности подачи воды, требуемой для
систем противопожарной защиты.
Водоснабжение стационарных установок водяного и
пенного пожаротушения. Спринклерные установки.
Дренчерные
установки.
Установки
пенного
пожаротушения.
Комбинированные
установки
пожаротушения. Методика расчета элементов системы
автоматического противопожарного
водоснабжения.
Проектирование противопожарного водоснабжения и
стационарных
установок
водяного
и
пенного
пожаротушения промышленных предприятий.
Отраслевые стандарты для отдельных отраслей
промышленности по солесодержанию
Методы обессоливания и опреснения воды. Сущность
5
4.
5.
процессов,
классификация,
области
применения
Принципиальное отличие методов опреснения без
изменения агрегатного состояния воды (удаление из воды
солей) от методов с изменением агрегатного состояния
воды (извлечение молекул воды). Обессоливание воды
дистилляцией, конструкции дистилляционных установок
Ионитовое
обессоливание
воды
Требования,
предъявляемые к воде, поступающей на установки
ионного обмена. Сущность процесса, применяемые
иониты.
Технологические
схемы.
Получение
ультрачистой воды. Расчет и проектирование установок
Обессоливание воды электродиализом, предподготовка
воды. Сущность процесса, схемы аппаратов и установок,
их проектирование и расчет. Борьба с отложением солей
на поверхности мембран.
Обессоливание воды обратным осмосом. Сущность
процесса, область применения, аппаратное оформление,
расчет. Комбинированные методы обессоливания воды.
электродиализ в сочетании с обратным осмосом и
ионным обменом. Технико- экономическая оценка
методов обессоливания воды. Основы проектирования и
расчета установок обессоливания и опреснения воды.
Водоочистные комплексы Размещение водоочистных сооружений в промышленном
промышленного
узле. Размещение водоочистных сооружений на
водоснабжения. Методы
местности. Решение высотной схемы и планировки
и сооружения по
водоочистных сооружений. Компоновка цеха хим- обработке и утилизации
водоочистки,
размещение
реагентного
хозяйства.
осадков
Подсобные и обслуживающие помещения.
производственных вод.
Оборот производственных промывных вод Техникоэкономическое обоснование оборота промывных вод.
Методы оборота промывных вод. Технологические схемы
и состав сооружений по обработке промывных вод.
Проектирование
водоочистных
комплексов
промышленного
водоснабжения.
Типизация
и
стандартизация водоочистных сооружений. Применение
сборных железобетонных конструкций, полимерных
материалов. Типовые проекты установок водоподготовки
их увязка. Использование ЭВМ при проектировании и
расчете
сооружений
водоподготовки.
Основные,
мероприятия
по
технике
безопасности,
предусматриваемые при проектировании водоочистных
комплексов промышленного водоснабжения.
Очистка отработанных
Классификация
промывных
год
на
станциях
вод с целью
водоподготовки промышленных вод.
использования их в
Классификация осадков. Механизм образования и
замкнутых системах
структура осадков. Состав и свойства осадков. 'Связь
водного хозяйства
влаги и твердой фазы осадка. Основы расчета
промышленных
отстойников,
сгустителей,
определение
режимов
предприятий.
сгущения, гидравлический расчет трубопроводов.
Обезвоживание осадков в естественных условиях.
Обработка осадка в прудах - накопителях и на иловых
площадках.
6
Механическое обезвоживание осадков; предварительная,
обработка. Обезвоживание осадков на вакуум-фильтрах и
пресс-фильтрах .
Кислотная
обработка
гидроксидных
осадков.
Искусственное замораживание, оттаивание осадков.
Утилизация обезвоженных осадков.
Характеристика примесей сбросных вод. Санитарногигиеническая оценка оборотных вод.
Формирование солевого состава воды в оборотных
системах водоснабжения и стабилизация ионного состава
оборотной воды. Осветление приточной воды и
стабилизационных расходов. Ионообменная
корректировка минерального состава очищенных
сбросных вод и стабилизационного расхода перед
подпиткой замкнутых оборотных систем.
Локальные установки и их роль в общей системе
водоочистки
промышленного
предприятия.
Коагулирование
примесей
сбросных
вод.
Адсорбционная, экстракционная и термическая обработка
сбросных вод.
Требования к качеству очищенных сбросных вод,
используемых для подпитки оборотных систем
водоснабжения. Третичная очистка сбросных вод
реагентами. Деминерализация и умягчение сбросных вод
после адсорбционной доочистки.
Санитарно-гигиеническая надежность использования
городских сточных вод для подпитки систем оборотного
водоснабжения
промпредприятий
Гигиеническая
эффективность обезвреживания этих вод и их санитарнотоксикологическая и органолептическая характеристика.
Технологические схемы водоподготовки доочищенных
сточных
вод
перед
подачей
их
в
систему
промводоснабжения.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
Наименование обеспечиваемых (последущих)
дисциплин
№ № разделов данной
дисциплины, необходимых для
изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
+
+
+
+
+
1.
ВКР магистра
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
1
4
-
-
12
Всего
час.
17
1
6
-
-
28
35
№
п/п
1.
2.
Наименование раздела дисциплины
Введение. Системы водоснабжения
промышленных предприятий.
Особенности водоснабжения
предприятий различных отраслей
Лекц.
Практ. Лаб.
зан.
зан.
Семин
СРС
7
3.
4.
5.
6.
промышленности.
Противопожарное водоснабжение.
Обессоливание и опреснение воды.
Водоочистные комплексы
промышленного водоснабжения. Методы
и сооружения по обработке и утилизации
осадков производственных вод.
Очистка отработанных вод с целью
использования их в замкнутых системах
водного хозяйства промышленных
предприятий.
Курсовое проектирование
1
8
-
-
28
37
1
6
-
-
20
27
1
7
-
-
20
28
-
-
-
-
41
41
6. Лабораторный практикум – не предусмотрен.
7. Практические занятия (семинары)
№
п/п
1.
№
раздела
дисципл
ины
1
2.
2,3
3.
4
4.
5
Тематика практических занятий (семинаров)
Выбор технологической схемы очистки воды и определение
показателей ее качества
Определение оптимального объема продувочных сбросов
воды для системы оборотного водоснабжения «чистого
цикла» промышленного предприятии
Определение оптимальной эффективности очистки
загрязненных вод системы оборотного водоснабжения
«грязного цикла» промышленного предприятия
Определение параметров системы оборотного водоснабжения
«грязного цикла» промышленного предприятия при
различном качестве свежей (подпиточной) воды
Трудоемкость
(час.)
4
14
6
7
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):
Разработка систем водоотведения и водооборота горных предприятий
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Хранович Иосиф Лазаревич. Управление водными ресурсами. Потоковые модели.
Научный мир. 2013 г. 390 с.
2. Татьяна Будыкина, Сергей Емельянов. Процессы и аппараты защиты гидросферы.
Academia. 2010 г. 288 с.
б) дополнительная литература
3. СНиП 2.04.02 – 84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.,
Министерство строительства 1996
4. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение. Учебник для вузов. – М., Стройиздат,
1995
5. Сомов М.А. Водопроводные системы и сооружения. Учебник для вузов. – М.,
Стройиздат, 1988
6. Гордин И.В., Марков П.П. Замкнутые системы аграрно-промышленного
водопользования. – М., Агропромизда т, 1991
8
в) программное обеспечение
- Microsoft Office.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
- www.eLibrary.ru
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Для проведения занятий необходимы аудитории, оснащенные мультимедийным
оборудованием, компьютерные классы кафедры Геоэкологии.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для максимального усвоения дисциплины рекомендуется проведение письменного
опроса (тестирование) студентов по материалам лекций и практических работ. Подборка
вопросов для тестирования осуществляется на основе изученного теоретического
материала. Такой подход позволяет повысить мотивацию студентов при
конспектировании лекционного материала.
Для освоения навыков поисковой и исследовательской деятельности выполняет
расчетно-графические работы. При выполнении расчетно-графических работ студент
должен самостоятельно решить задачу в области водопотребления и водоотведения,
сделать вывод о состоянии и путях решения заданной проблемы.
Образовательные технологии: метод проблемного изложения материала, как
лектором, так и студентом; самостоятельное чтение студентами учебной, учебнометодической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по
освоенному ими материалу, использование иллюстрированных видеоматериалов,
использование современной приборной базы.
В течение преподавания дисциплины «Рациональное использование водных
ресурсов» в качестве форм текущей аттестации студентов используется тестирование.
По итогам обучения во 2-м семестре проводится экзамен в форме тестирования.
Разработчик:
доц. Петров Д.С.
Научный редактор:
проф. Пашкевич М.А.
9