Защита атмосферы от вредных выбросов

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1.Строение атмосферы и ее экологические функции 5
2.Основные загрязнители атмосферного воздуха 8
3.Средства защиты атмосферы 14
4.Оборудование для очистки выбросов 15
5.Охрана атмосферного воздуха 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 31

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность данной работы обусловлена тем, что атмосферный воздух является наиболее важной средой для жизни и представляет собой смесь газов и аэрозолей в приповерхностной атмосфере, созданную в процессе эволюции Земли, жизнедеятельности человека и расположенную вне жилых, промышленных и других зданий. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, наглядно показывают, что загрязнение поверхностного слоя атмосферы Земли является наиболее мощным и постоянным фактором, влияющим на человека, пищевую цепочку и окружающую среду. Атмосферный воздух обладает неограниченной емкостью и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и проникающего агента воздействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы [7].
Загрязнение воздуха - это введение новых физических, химических и биологических веществ, не свойственных воздуху либо изменение их естественной концентрации [3].
Развитие промышленности уже привело к серьезным нарушениям цикла таких веществ, как окисленные соединения углерода, сера, азот и озон. В атмосферу попадает огромное количество различных несвойственных ей веществ, которые оказывают токсическое воздействие на живые организмы. Во многих случаях естественная способность окружающей среды очищаться от веществ человеческого влияния недостаточна, и эти вещества накапливаются, циркулируют, отравляют воду, почву, и происходит вторичная элиминация этих веществ в воздухе [3].
Отдаленные последствия загрязнения воздуха трудно оценить, но они могут быть катастрофическими. Обязанностью жителей Земли – это не только стремление свести к минимуму негативное воздействие существующих и потенциальных антропогенных факторов на окружающую среду, но и исправить сложившуюся уже неблагоприятную ситуацию. Необходимо оставить будущим поколениям условия, благоприятные для полноценной жизни. Каждый из нас должен подумать об этом, здесь не может быть посторонних. Ведь каждая куча сгоревших пластиковых отходов, каждый мешок или горшок, брошенный в лес - это удар по нашей окружающей среде.
Поэтому актуальными являются исследования по оценке антропогенной нагрузки крупных промышленных городов и разработка методов ее регулирования с учетом нормативно-правовых аспектов.
Поэтому исследование «Защита атмосферы от вредных выбросов» подчеркивает его важность, и я выбрал эту тему.
Цель работы рассмотреть защиту атмосферы от вредных выбросов.
Основные задачи работы:
1. Рассмотреть строение атмосферы и ее экологические функции.
2. Рассмотреть основные загрязнители атмосферного воздуха.
3. Рассмотреть средства защиты атмосферы.
4. Рассмотреть оборудование для очистки выбросов.
5. Рассмотреть охрану атмосферного воздуха.
1. Строение атмосферы и ее экологические функции
Чтобы представить масштабы глобальных изменений в круговороте веществ в природе, рассмотрим атмосферу как часть окружающей среды.
Атмосфера, общая масса которой составляет 5,15 * 1018 кг, простирается вверх от Земли вверх до 3000 км. С высотой они изменяются химический состав и физические свойства атмосферы, в следствии этого ее делят на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу) и экзосферу.
Основная масса воздуха в атмосфере (до 80%) располагается в нижнем слое Земли - тропосфере. Средняя толщина тропосферы составляет 11-12 км: 16-18 км над экватором и 8-10 км над полюсами. По мере удаления от поверхности Земли в тропосфере температура снижается до 6° С на 1 км. На высоте 18-20 км плавное падение температуры заканчивается, оно остается практически неизменным: -60 ...- 70° С. Эта часть атмосферы называется тропопаузой. Следующим слоем является стратосфера - занимающая от 20 до 50 км земной поверхности. Остальная часть (20%) воздуха сосредоточена там. Здесь температура увеличивается с расстоянием от поверхности Земли на 1 - 2° С на 1 км, а на стратопаузе на высоте 50 - 55 км достигает 0° С. Затем на высоте от 55 до 80 км возникает мезосфера. С удалением от Земли температура падает до 2 - 3° С на 1 км, а на высоте 80 км в мезопаузе достигает - 75 ... 90 ° С. Термосфера и экзосфера, покрывающие высоты 80 - 1000 и 1000 - 2000 км соответственно, являются самыми разреженными частями атмосферы. Здесь встречаются только отдельные молекулы, атомы и ионы газов, у которых плотность в миллионы раз ниже плотности земной поверхности. Следы газа обнаружены до высоты 10-20 тысяч км.
Толщина воздушной оболочки относительно мала по сравнению с космическими расстояниями: она составляет четверть радиуса Земли и одну десятитысячную часть расстояние от Земли до Солнца. Плотность атмосферы на уровне моря составляет 0,001 г / см3, что в тысячу раз меньше плотности воды.
Между атмосферой, поверхностью Земли и другими сферами Земли происходит непрерывный обмен теплом, влажностью и газами, который при циркуляции воздушных масс в атмосфере влияет на базовый процесс климатообразования. Атмосфера защищает живые организмы от мощного потока космических лучей. Каждую секунду в верхние слои атмосферы попадают потоки космических лучей: рентгеновские, гамма, ультрафиолетовые, инфракрасные и видимые. Если бы они все добрались до поверхности земли, они бы уничтожили все живое за считанные минуты.
Озоновый экран является наиболее важным защитным материалом. Он располагается в стратосфере на высоте от 20 до 50 км от поверхности Земли. Общий объем озона (O3) в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя относительно мала: в обычных условиях он составляет 2 мм на экваторе и 4 мм на полюсах. Максимальная концентрация озона - 8 частей на миллион частей воздуха - находится на высоте 20-25 км.
Основное значение экрана озона заключается в том, что он защищает живые организмы от жестких ультрафиолетовых лучей. Озоновый экран поглощает ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 290 нм либо менее, поэтому ультрафиолетовые лучи достигают поверхности Земли, что полезно для высших животных и людей, и вредно для микроорганизмов. Разрушение озонового слоя, наблюдавшееся в начале 1980-х годов, можно объяснить использованием фреона в холодильном оборудовании и выбросами аэрозолей, используемых ежедневно. Используемые выбросы являются коэффициентами CFC в мире, которые затем достигли 1,4 млн. тонн в год, а доля отдельных стран в загрязнении воздуха промышленными компаниями составила: 40% - страны ЕЭС, 35% - США, 10% - Россия и Япония, 5% - остальная часть страны. Скоординированные действия сократили фреоновый приток в атмосферу. Сверхзвуковые полеты самолетов и космических кораблей оказывают также вредное воздействие на озоновый слой.
Атмосфера защищает Землю от многих метеоритов. Что касается атмосферы, до 200 миллионов метеоритов доступны невооруженным глазом, но они сжигаются в атмосфере. Мелкие частицы космической пыли замедляют свое движение в атмосфере. Каждый день около 1018 маленьких метеоритов падают на Землю. Это приводит к увеличению массы Земли на 1000 т в год. Атмосфера представляет собой теплоизоляционный фильтр. Без атмосферы скачки температуры на Земле достигли бы до 200 ° С (от 100 ° С до — 100 ° С ночью) в течение дня.
Экологические функции атмосферы. Атмосфера является одним из условий, необходимых для возникновения и существования жизни на Земле, и выполняет следующие природоохранные функции:
1.Терморегулирование - защищает Землю от быстрых колебаний температуры, способствует перераспределению тепла на поверхности, участвует в создании климата.
2. Жизнеобеспечение - участвует в обмене и циркуляции веществ в биосфере благодаря наличию важных элементов (кислорода, углерода, азота).
3. Защита - защищает живые организмы от вредных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей.
Атмосфера обладает способностью самоочищаться. Это происходит, когда аэрозоли удаляются из атмосферы путем осаждения, турбулентного перемешивания поверхностных слоев воздуха, отложения грязи на поверхности земли и т. д.
Однако в современных условиях возможности естественных атмосферных систем ограничены и истощены сильно, ослабленный атмосферный воздух больше не выполняет свои защитные, терморегуляторные и жизнеобеспечивающие функции.
Загрязнение воздуха означает любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное влияние на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
В зависимости от происхождения загрязнения они подразделяются на естественные (вызванные естественными процессами) и антропогенные (связанные с выбросами загрязняющих веществ в процессе деятельности человека). Схематическое изображение источников загрязнение представлено на рисунке 1.
Рисунок 1 Источники загрязнения (составлено автором)
Классифицировать выбросы вредных веществ в атмосферу в общем состоянии допускается на:
- газообразные (углеводороды, СО2, NO, SO2 и т. д.);
- жидкость (растворы солей, щелочи, кислоты);
- твердые (сажа, смолистые вещества, неорганическая и органическая пыль, свинец и его соединения и т. д.).
2. Основные загрязнители атмосферного воздуха
Атмосфера является одним из важнейших элементов всей целостной и уникальной природной среды планеты. Нарушение многих сбалансированных связей между частями природного комплекса: атмосферой, литосферой, гидросферой, приводит к глобальным и локальным изменениям в установленном круговороте энергии и веществ. Это подразумевает нормальное функционирование биосферы, само существование живого мира на Земле, включая человеческую цивилизацию.
В настоящее время загрязнение воздуха является одним из основных итогов неблагоприятного антропогенного влияния на находящуюся вокруг среду. Атмосферный воздух - это важнейший компонент для всех живых природных ресурсов, от качества, которого во многом зависит здоровье человека [2].
Одними из основных загрязнителей воздуха, возникающими в результате хозяйственной деятельности человека, а кроме того в результате процессов происходящих в природе, представляются диоксид серы SO2, оксиды азота NOx, диоксид углерода CO2, аэрозоли - твердые частицы. Их процентное содержание в общем объеме среди выбросов вредных веществ составляет 98%. Кроме этих ключевых загрязнителей в атмосфере содержится свыше 70 разновидностей вредных веществ: фенол, формальдегид, бензол, свинец и другие соединения тяжелых металлов, сероуглерод, аммиак и т. д.
Основными источниками антропогенного загрязнения воздуха являются транспорт, промышленность и энергетика, а также животноводческие комплексы. По количеству выделяемых вредных веществ искусственные источники вполне сравнимы с природными источниками (таблица 1). Максимальное количество выбросов происходит при сгорании различных видов топлива, к ним относятся макро- и микрокомпоненты. Считается, что некоторые из них имеют относительно небольшую тенденцию к накоплению в атмосфере (таблица 1): СО, CO2, NОx, SO2. Другие, такие как углеводороды (в том числе и канцерогены), тяжелые металлы и их соединения, могут накапливаться в атмосфере и в иных средах. Существенное количество тяжелых металлов, обрабатываемых промышленностью, рассеивается в атмосфере, в составе искусственной пыли. Эта пыль образуется в процессе переработки, во время производства и эксплуатации.
Таблица 1
Характеристики некоторых веществ, загрязняющих атмосферу [5]
Оценочная доля загрязнения атмосферы в % по отраслям хозяйства распределяется следующим образом:
Теплоэнергетика 25,7
Черная металлургия 23,4
Нефтедобывающая и нефтехимическая 13,7
Транспорт 11,6
Цветная металлургия 11,1
Горнодобывающая 7,1
Предприятия стройиндустрии 3,4
Машиностроение 2,8
Другие отрасли 1,2.
Анализируя влияние загрязнения атмосферы на окружающую среду, следует отметить, что основными последствиями загрязнения атмосферы в мире являются:
- возможное глобальное потепление (парниковый эффект);
- разрушение озонового слоя;
- осадки в виде кислотных дождей;
- ухудшение здоровья.
Рассмотрим их более детально.
Парниковый эффект представляет собою рост температуры более нижних слоев земной атмосферы в сравнении с эффективной температурой, иными словами температурой теплового излучения планеты, наблюдаемой из космоса.
Наблюдая за текущим изменением климата, какое выражается в постепенном увеличении средней температуры, со второй половины 20-го века большая часть ученых связывают накопление в атмосфере парниковых газов: CO2, CH4, хлорфторуглеродов (ХФУ), озона, оксидов азота и пр. Парниковые газы в атмосфера, и прежде всего CO2, пропускают внутрь через себя большую часть солнечной коротковолновой радиации (λ = 0,4-1,5 мкм), но препятствуют длинноволновой радиации от поверхности Земли (λ = 7, 8-28 микрон).
Расчеты показывают, что в 2005 году средняя температура в году была на 1,3 °С выше, чем в 1950–1980 годах, а к 2100 году она будет на 2–4 ° С выше. Воздействие такого потепления на окружающую среду может быть катастрофическим. В результате таяния полярных и горных ледников, глобальные уровни моря могут подняться на 0,5-2,0 м к концу XXI века, и в более чем 30 странах прибрежные равнины будут затоплены огромными водно-болотными угодьями, которые ухудшат климатический баланс.
С другой стороны, потепление создает осадки, которая накапливается в полярных широтах, которые, в свою очередь, должны понизить уровень Мирового океана. Баланс полярного обледенения нарушается, когда глобальное потепление превышает 5 ° C.
В декабре 1997 года на совещании в Киото (Япония) по глобальному изменению климата, принятом делегатами из свыше, чем 160 стран, была принята конвенция о сокращении выбросов CO2 промышленно развитыми странами. Киотский протокол обязывает 38 промышленно развитых стран сократить выбросы CO2 до 5% от уровня 1990 г. В 2008–2012 гг .:
 Европейский Союз должен снизить выбросы CO2 и иных парниковых газов до 8%, США - 7%, Японии - 6%.
Протокол предусматривает систему квот на выбросы парниковых газов, суть которых заключается в том, что каждая страна (это касается только тридцати восьми стран, которые обязались осуществлять выбросы) получает решение о выбросе определенного количества парниковых газов. Предполагается, что некоторые страны или компании превышают коэффициент выбросов. В данных случаях эти страны либо компании могут приобрести дополнительные права на выбросы для тех стран либо компаний, которые имеют меньше выделенных квот на выбросы. Поэтому предполагается, что основной целью является снижение выбросов парниковых газов до 5% в течение следующих 15 лет.
Как и другие причины глобального потепления, ученые ссылаются на нестабильность солнечной активности, а также изменение магнитного поля Земли и атмосферного электрического поля.
Нарушение озонового слоя. Понижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать всю жизнь на Земле от острого ультрафиолетового излучения. Растения под воздействием сильного ультрафиолетового излучения теряют способность к процессу фотосинтеза, отмечается рост рака кожи человека, что снижает иммунитет.
«Озоновая дыра» означает много места в озоновом слое в атмосфере со значительно уменьшенным (до 50%) содержанием озона. Первая «озоновая дыра» над Антарктидой была обнаружена в начале восьмидесятых годов. С тех пор результаты исследований подтвердили, что озоновый слой упал по всей планете. Предполагается, что данное явление обладает антропогенным происхождением и связано с увеличением содержания хлорфторуглеродов (ХФУ) или фреонов в атмосфере. Фреоны, которые широко используются в промышленности и ежедневно в качестве аэрозолей, охлаждающих жидкостей, растворителей.
Фреоны - очень высокостабильное соединение. При этом срок службы некоторых фреонов является от 70 до 100 лет. Они не поглощают солнечную радиацию на больших длинах волн и не могут подвергаться ее воздействию в более нижних слоях атмосферы. Тем не менее, поднимаясь в верхние слои атмосферы, фреоны преодолевают защитный слой. Коротковолновое излучение освобождает их них свободный хлор. Затем атомы хлора вступают в реакцию с озоном:
Таким образом, разложение солнечной радиации ХФУ формирует цепную реакцию, в соответствии с которой 1 атом хлора способен уничтожить до 100 000 молекул озона.
На разрушение озона способны и иные химические вещества, например, четыреххлористый углерод CCl4 и оксид азота N2O:
Необходимо отметить то, что некоторые исследователи настаивают на естественном происхождении озоновых дыр.
Кислотный дождь Кислотный дождь образуется в результате промышленных выбросов оксидов азота и диоксида серы в атмосферу, которые смешиваются с атмосферной влагой с образованием серной кислоты и азотной кислоты. Чистая дождевая вода обладает слабокислой реакцией рН= 5,6, потому что она легче растворяется в CO2 с образованием слабой углекислоты Н2СО3. Кислотный дождь имеет рН = 3-5, максимальная кислотность зафиксирована в Западной Европе - рН = 2,3.
Оксиды серы попадают в воздух ~ 40% от природных источников (вулканическая активность, отходы микроорганизмов) и ~ 60% - от человека (продукт сгорания ископаемого топлива, которые содержат серу, на тепловых электростанциях, промышленность, эксплуатация автотранспорта). Естественными источниками соединений азота представляются почвенная эмиссия, грозовые разряды, сжигание биомассы (63%), антропогенного происхождения - выбросы от транспортных средств, промышленности, термоэлектростанций (37%).
  Основные реакции, происходящие в атмосфере:
Опасность заключается не в самих кислотных дождях, а в процессах, находящихся под их влиянием. Наибольшая опасность кислотных дождей заключается в их проникновении в водоемы и почву, что приводит к снижению рН окружающей среды. Растворимость тяжелых металлов и алюминия, токсичных для живых организмов, зависит от значения рН. Когда изменяется рН, изменяется структура почвы, уменьшается ее плодородие [2].
3. Средства защиты атмосферы
Следующие основные меры используются для защиты атмосферы от негативных антропогенных воздействий.
1.Процесс Экологизации:
а) создание замкнутых циклов, первых технологий, исключающих попадание вредных веществ в атмосферу;
б) снижение загрязнения от систем отопления:
- централизованное теплоснабжение,
- предварительная обработка от соединений серы топлива,
- применение альтернативных источников энергии,
- переход на топливо более высокого качества (от угля до природного газа);
в) снижение загрязнения от автотранспорта:
- использование электромобилей, очищение выхлопных газов,
- применение каталитических нейтрализаторов для дожигания топлива,
- выработка транспортного водорода,
- перевод транспортных потоков за пределы городов.
2. Очищение от вредных примесей технологических газовых выбросов.
3. Рассеивание газовых выбросов в атмосферу. Рассеивание производится с помощью высоких дымоходов (высота свыше 300 м). Это временная и вынужденная мера, которая осуществляется в связи с тем, что имеющиеся очистительные сооружения не обеспечивают полную очистку от вредных веществ выбросам.
4. Система санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения.
Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - это полоса, которая отделяет источники промышленного загрязнения от общественных и жилых зданий для защиты населения от воздействия негативных производственных факторов. Ширина СЗЗ определяется в соответствии с классом производства, степенью вредности и количеством веществ, выбрасываемых в атмосферу (50-1000 м) [7].
4. Оборудование для очистки выбросов
1. Устройства для очистки технологических выбросов в атмосферу, подразделяют на:
- сухие пылеуловители (циклоны),
- мокрые пылеуловители (скрубберы Вентури, форсуночные скрубберы, пенные устройства и др.),
- фильтры,
- электрофильтры.
Сухие пылеуловители предназначены для грубой механической очистки от тяжелой и крупной пыли.
Циклоны - самые распространенные для пылеочистки аппараты. Металлургия, химия и нефтяная промышленность, энергетика, деревообработка и другие отрасли промышленности относятся к бизнесу, где применяются пылеочищающие аппараты.
Широкое распространение получили циклоны разных типов: одиночные, групповые, батарейные. Оборудование для улавливания сухой пыли, к которому относятся циклоны, вихревые циклоны, пылеосадительные камеры, ротационные и жалюзийные пылеуловители. Принцип действия - оседание пылевых частиц под действием центробежной силы и силы тяжести.
При низких инвестиционных расходах и наименьших эксплуатационных затратах циклоны гарантируют устойчивую очистку воздуха от пыли и частиц величиной меньше 10 микрон с эффективностью от 80% вплоть до 95%.
Главными деталями циклонов считаются цилиндрический блок-корпус, выхлопная трубка и емкость (рис. 2). Устранение пыли проистекает под воздействием центробежной силы, предопределенной перемещением пыльного воздуха между корпусом, а также выхлопной трубой.
Рисунок 2 Принципиальная схема конструкция одиночного циклона [4]
На рисунке 2 показана конструкция одиночного циклона. Поток пылегазовой смеси вводится в циклон через впускной патрубок 2, совершает вращательно-поступательное движение и закручивается вдоль корпуса 1. Частицы пыли отбрасываются под действием центробежных сил на стеновые ящики, и поэтому под действием силы тяжести оседают в пылевой бункер 4, где они периодически удаляются. Газ, очищенный из пыли, разворачивается при 180 ° и покидает циклон через трубку 3.
Для очищения больших масс газа используются батарейные циклоны, которые состоят из большего количества установленных параллельно фильтрующих элементов циклонного фильтра. Конструктивно они объединяются в один корпус и обладают общей подачей и отводом газа. Опыт использования батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таковых циклонов относительно ниже эффективности отдельных элементов из-за перетоков газа между циклонными элементами.
Циклоны выполняются в «правом» и «левом» направлении вращении потока газа. «Правым» принято называть вращением потока газа в циклоне по часовой стрелке, если смотреть со стороны выхлопной трубы, «левым» - вращением против часовой стрелки.
Мокрые пылеуловители (скрубберы).
Устройства мокрой очистки газов имеют обширное распространение и характеризуются высокой эффективностью очистки от пылевых мелкодисперсных частиц с dч ≥ (0,3-1,0) мкм, а кроме того возможностью очистки горячей пыли и взрывоопасных газов.
Однако у мокрых пылеуловителей есть ряд недостатков, что ограничивает их область применения: образование в процессе обработки осадка, что требует специальных систем для его преобразования; влажность, которая должна попадать в атмосферу, и образование отложений в отводящих выхлопных газов в газоотходах при охлаждении выхлопных газов до точки росы; необходимость создания систем водоснабжения, циркулирующих в пылесборнике.
Устройства мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхности капель жидкости, либо на поверхности пленки жидкости. Осаждение частиц пыли в жидкости происходит под действием броуновского движения и сил инерции.
Скрубберы получили более широкое практическое применение. Скрубберы (англ. scrubber, от scrub — скрести, чистить), устройства различной конструкции для промывания жидкостями газов для чистки и для извлечения одного либо нескольких компонентов. Его работа основана на измельчении воды турбулентным потоком газа, захвате каплями, частиц пыли, коагуляции этих частиц, а затем осаждении в каплеуловителе инерционного вида.
Простейший скруббер Вентури состоит из трубки Вентури и прямоточного циклона (рисунке 3).
Где запыленный газовый поток по патрубку 1 направляется к зеркалу жидкости 2, на котором осаждаются более крупные частицы пыли. Затем газ поднимается до потока капель жидкости, которые подаются форсунками, где производится очистка от мелких частиц пыли.
Рисунок 3 Скруббер Вентури [4]
1 – труба Вентури, 2 – скруббер-каплеуловительФильтры. Они предназначены для очистки газов путем осаждения частиц пыли (до 0,05 мкм) на пористой поверхности фильтрующих перегородок. По типу фильтрующей загрузки различают тканевые фильтры (тканевые, войлочные, поролон) и зернистые. Выбор фильтрующего материала определял требования к чистоте и условиям работы: степень чистоты, температура, влажность, агрессивность газа, размер и количество пыли и т. д., рисунок 4.
Рисунок 4 Схема процесса фильтрования [6]
Электрофильтры - эффективный способ очищения от частиц пыли (0,01 мкм) и от масляного тумана. Принцип действия основывается на ионизации и осаждении частиц в электрическом поле. У поверхности коронирующего электрода происходит ионизация пылегазового потока. При получении отрицательного заряда частицы пыли перемещаются к осадительному электроду, заряду коронирующего электрода имеющего противоположный знак. Когда пыль накапливается на электродах, частицы пыли опускаются под действием силы тяжести в пылесборник либо удаляются встряхиванием, рисунок 5.
Рисунок 5 Электрофильтр типа С [4]
1- распределительные решетки, 2 – осадительный и коронирующий электроды, 3 – корпус, 4 – смолоулавливающие зонты.
Рисунок 6 Схема устройства трехпольного электрофильтра [4]
1 - корпус; 2 - электрод осадительный; 3 - электрод коронирующий; 4 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 5- механизм встряхивания осадительных электродов; 6 — газораспределительная решетка; 7-сборник пыли; 8 — изолятор
Электродам для работы требуется большое количество электроэнергии: это их главный недостаток.
Наиболее эффективны комбинированные методы удаления пыли. Например, очистка агломерационных газов в батарейных циклонах, после чего следует последующая обработка в скрубберах Вентури и электрофильтрах - дает отличные результаты.
2. Способы очистки от газо- и парообразных примесей делят на:
а) Очистка от примесей путем каталитического превращения. При помощи данного метода токсичные компоненты промышленных выбросов превращаются в безвредные или менее вредные вещества благодаря введению каталитической системы (Pt, Pd, Vd):
- дожигание СО каталитически с СО2;
- восстановление NО до N2.
б) Абсорбционный метод основывается на поглощении вредных газообразных примесей абсорбирующей жидкостью (абсорбентом). В качестве абсорбентов, например, применяют воду для улавливания газов, таких как NH3, HF, HCl.
Абсорбером обычно является колонна с насадкой для душа или тарелками, на нижнюю часть которой подается газ, а вверх - жидкость; газ выводится из абсорбера сверху, а жидкость выводится снизу, рисунок 7.
Рисунок 7 Механические пленочные абсорберы [4]
в) Метод адсорбции позволяет удалять вредные компоненты промышленных выбросов, используя твердые адсорбенты с ультрамикроскопической структурой (цеолиты, активированный уголь, Al2O3).
Основным аппаратом установки, в котором происходит процесс адсорбции, является адсорбер - резервуар с активированным углем. Известны адсорберы, которые делят по их действию на периодические и непрерывные. При периодическом действии смесь газа или жидкости, из которой должны быть извлечены определенные компоненты, протекает через соединение 1 в резервуаре с активированным углем (рисунок 8), пересекает слой пористого адсорбента 2, который расположен на горизонтальной решетке 3, и он снимается с аппарата патрубком 4. После насыщения адсорбента, определяемого в начале, разброс поглощения компонента (газа либо жидкости), выполняется десорбция. Слой адсорбента нагревают паром, который проходит через патрубок 5, при этом из адсорбента отгоняются пары извлечённых веществ, отводимые через патрубок 6 для конденсации и последующей переработки. Затем сушат адсорбент горячим газом и после охлаждения повторяют технологический цикл.
Рисунок 8 Адсорбер периодического действия [6]
Рассеивание газовых примесей в атмосфере позволяет снизить опасные концентрации примесей до соответствующего уровня ПДК. Как показывает опыт, в приземном слое атмосферы вблизи основных электростанций (ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ) и других компаний концентрация вредных веществ в отработанных газах может превышать максимально допустимые пределы, несмотря на все меры по очищению газов и экологизацию технологических процессов.
Рассеивание пылегазовых выбросов осуществляется при помощи высоких дымоходов. Чем выше труба, тем больше эффективнее она рассеивает. На ряде компаний высота дымохода достигает свыше 300 м. Рассеивание вредных веществ в атмосфере является вынужденным временным мероприятием, выполняемым в следствии не обеспечения полной очистки существующими очистными устройствами от выбросов вредных веществ.
Защита атмосферы от вредных выбросов компаний в значительной степени связана с устройством санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными решениями. Которые более детально будут рассмотрены в следующем разделе данной работы.
5. Охрана атмосферного воздуха
Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды.
Закон «Об охране атмосферного воздуха» в значительной степени всесторонне охватывает эту проблему. Он суммировал и обобщил все требования, разработанные в предыдущие годы и оправданные на практике. Например, введение правил, запрещающих создание производственных предприятий (вновь созданных либо реконструированных), если они в ходе своей работы могут стать источником загрязнения либо других негативных воздействий на окружающую среду и атмосферный воздух.
Получена разработка нормативных стандартов по предельной концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Государственным санитарным законодательством были установлены ПДК для атмосферного воздуха, в котором отмечено большинство химикатов с автономным действием и для их комбинаций.
Гигиенические нормативы – это государственное требование к руководителям предприятий и организаций. За их выполнением обязаны следить органы Министерства здравоохранения - государственного санитарного надзора и Государственный комитет по экологии.
Большое значение для санитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источников загрязнения воздушной окружающей среды, учет загрязняющих спроектированных, реконструированных и построенных объектов, клоторые загрязняют атмосферу, контроль за развитием и реализация генеральных планов городов, промышленных центров и поселков в частности размещение промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.
В законе «Об охране атмосферного воздуха» установлены требования по установлению лимитов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Эти стандарты устанавливаются для каждого постоянного источника загрязнения, для каждой транспортной модели и других мобильных установок и средств. Они полностью определены, потому что выбросы из всех источников загрязнения в этой области не соответствуют нормативам ПДК для загрязнителей воздуха. Предельные значения выбросов устанавливаются только с максимально допустимой концентрацией.
Законодательные требования для использования средств защиты растений, удобрений и иных препаратов очень важны. Все законодательные меры представляют собой превентивную систему, направленную на предотвращение загрязнения атмосферного воздуха.
Закон предусматривает не только контроль за удовлетворением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан в природоохранной деятельности, обязывает их активно содействовать решению этих проблем, а также широкому участию общественности, что позволит реализовать положения данного закона. Таким образом, в нем отмечается, что государство придает большое значение благоприятному сохранению состояния воздуха. Его восстановлению и улучшению для обеспечения лучших условий жизни людей - их работы, их быта, их охраны здоровья и их отдыха.
Предприятия или отдельные их здания и сооружения, технологические процессы, являющиеся источником выброса в атмосферный воздух, вредного и неприятного запаха, веществ, отделяют от жилой застройки - зонами охраны здоровья - санитарно-защитными зонами. Размер этих территорий, граничащих с жилой застройкой, устанавливает:
а) для предприятий с технологическими процессами, которые являются источниками вредных и неприятных веществ загрязнения воздуха, неприятно пахнущими - непосредственно от источников концентрированного загрязнения воздуха (через шахты, трубы) либо рассредоточенными (через фонари зданий и т. д.) выбросы, а также от места открытых складов и для загрузки сырья;
б) для производственных и отопительных котельных, тепловых электрических станций - от дымовых труб.
Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости, и на основе адекватного обоснования - не более чем в 3 раза по следующим причинам:
а) эффективности возможных либо предусмотренных для осуществления методов очистки выбросов в атмосферу;
б) отсутствие методов обработки и очищения выбросов;
в) размещения жилой застройки, при необходимости, с подветренной стороны предприятий в зоне возможного загрязнения воздуха;
г) розы ветров и иных неблагоприятных местных условиях (например, штили и частые туманы);
д) строительство новых производств, еще не в полной мере изученных, в санитарном отношении вредных для здоровья людей [5].
Санитарно-защитная зона - это полоса, которая отделяет источники промышленного загрязнения от жилых либо общественных зданий для защиты населения от вредного воздействия производственных факторов (выбросов пыли и иных видов загрязнения окружающей среды). Ширина зон охраны здоровья устанавливается в соответствии с производственным классом, степенью опасности и количествами выделяемых в атмосферу веществ и составляет от 50 до 1000 м.
Например, для цементных заводов производительность более 150 000 тонн цемента в год (производственный класс I), ширина санитарно-защитной зоны составляет 1000 м, а для производственных предприятий камышита (производственный класс V) - 50 м
Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена озеленением с различными видами деревьев и кустарников, например, белой акации, канадского тополя, колючей ели, кленом остролистным, шелковицы, вязом листовитым и т. д.
Архитектурно-планировочные работы включают в себя правильное взаимное расположение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветра, выбор под застройку промышленных зданий, возвышенное и ровное место, хорошо движущийся ветер, строительство автострады в обход населенных пунктов и др.
Размеры санитарно-защитной зоны для отдельных групп либо комплексов крупных химических, нефтехимических, металлургических, машиностроительных и других отраслей промышленности, а также для электростанций с высокой концентрацией выбросов различных вредных веществ в атмосферный воздух и оказывающими особо негативное влияние на здоровье и санитарно-гигиенические условия жизни населения, создаваемое в любом случае совместным решением Министерства здравоохранения и Госстроя России.
Размеры санитарно-защитных зон для предприятий, зданий и сооружений, в которых работы выполняются с использованием радиоактивных веществ, правила работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующего излучения должны соответствовать санитарным мерам [1].
Размер санитарно-защитных зон для расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере с учетом загрязнения атмосферного воздуха как технологическими, так и вентиляционными выбросами, так и существующих загрязнений (фоновыми).
Фоновая величина загрязнения воздуха в районе строительства или реконструкции предприятий устанавливают местные органы