Влияние деятельности предприятия на атмосферу

Проектирование и строительство промышленных предприятий осуществляется с учетом розы ветров. Она представляет собой векторную диаграмму, которая характеризует режим ветра в данном месте по многолетним наблюдениям.

Учет розы ветров позволяет строить промышленное предприятие так, чтобы его вредные газообразные выбросы уносились ветром в противоположном направлении от города или населенного пункта.

Создание санитарно-защитных зон в виде лесопосадок и парков. Санитарно-защитные зоны вокруг промышленных предприятий не только способствуют разбавлению вредных газообразных выбросов в воздухе, но и поглощают их.

Установлено, что 1 гектар леса в возрасте 20 - 30 лет за вегетационный период поглощает листьями 500 - 700 кг диоксида серы, 400 кг серного ангидрида, 180 кг оксидов азота, 100 кг хлора, 40 кг фтора, 20 кг фенола, задерживает до 18 т пыли. Таким образом, благодаря дыханию и автотрофному питанию, растения способны очищать значительный объем воздуха. При этом устойчивые виды растений не погибают, а накапливают и обезвреживают достаточно большое количество токсичных веществ.

Введение режимных условий работы предприятий. Режимные условия работы промышленных предприятий заключаются в следующем. В ветреную погоду производство работает на полную мощность, а в безветренную мощности производств, в которых образуются вредные выбросы, уменьшают.

Использование высоких труб. Для рассеивания вредных выбросов на большие площади используют высокие дымовые или выхлопные трубы. Известно, что дымовая труба высотой в 200 метров рассеивает вредные выбросы на площади радиусом в 25 км, тогда как трубы высотой в 250 метров увеличивают радиус площади рассеивания до 75 км.

В то же время при частом расположении дымовых труб эффект рассеивания не достигается из-за перекрывания площадей рассеивания однотипных вредных выбросов из различных труб, например, диоксида серы в составе дымовых газов в городах Западной Европы.

Расположение промышленных предприятий с учетом рельефа местности. Обычно промышленные предприятия располагаются на возвышенных местах, а населенные пункты -- в низменных, что позволяет рассеивать вредные газообразные выбросы в высоких слоях атмосферы даже с территории предприятий.

Активные способы уменьшения загрязнения атмосферы

Активные способы уменьшения загрязнения атмосферы предназначены для сокращения абсолютных количеств выбросов вредных газообразных веществ в окружающую среду. Наиболее широкое применение находят следующие активные способы:

-- строительство предприятий по проектам, прошедшим экологическую экспертизу;

-- совершенствование уже существующих технологий с повышением их экологической безопасности;

-- строгое соблюдение технологического регламента рабочими и служащими предприятий;

-- повышение экологической безопасности сырья перед его применением.;

-- строительство газоочистных установок для улавливания и последующей утилизации или обезвреживания вредных газообразных выбросов. Однако это не всегда возможно из-за того, что стоимость газоочистных установок порой достигает 70% стоимости самих предприятий;

-- создание малоотходных и безотходных технологий с газооборотным циклом.

Классификация способов очистки газовых потоков

По назначению все процессы очистки газовых потоков подразделяются на две группы: технологическую и санитарную.

Технологическая очистка газов. Целью технологической очистки газовых потоков является получение чистого газообразного сырья для производства товарной продукции.

Технологическая очистка газовых потоков также находит широкое применение в производстве синтетических каучуков и пластических масс для разделения насыщенных и ненасыщенных углеводородов. Аппараты или установка для технологической очистки газов располагаются в основной технологической линии либо в начале ее, либо в середине.

Санитарная очистка газов. Она предназначена для уменьшения содержания вредных пылевидных, газообразных и парообразных веществ в газовых потоках, выбрасываемых в атмосферу. Процессы санитарной очистки газовых потоков широко применяются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Наиболее типичные примеры использования санитарной очистки газов -- это улавливание летучей золы, диоксида серы и оксидов азота из дымовых газов тепловых электростанций, оксидов азота в производстве азотной кислоты, диоксида серы в производстве серной кислоты.

По принципу действия способы очистки и обезвреживания газовых выбросов от вредных примесей подразделяются на: физические; физико-химические; термические и термокаталитические.

Эти способы получили широкое распространение во всех отраслях промышленного производства и потребления как при технологической, так и санитарной очистке газов. Поэтому рассмотрим их в отдельности более подробно. ( Мухумутдинова А.А.,1998г.)

 

1.4 Методы контроля за состоянием атмосферы

 

Мониторинг - в точном смысле слова - означает наблюдение (слежение) за состоянием среды с целью обнаружения изменения этого состояния, их динамики, быстроты и направления. Получаемые в результате длительных наблюдений и многочисленных анализов сводные данные позволяют прогнозировать экологическую обстановку на ряд лет вперед и принимать меры для устранения неблагоприятных воздействий и явлений. Этой работой профессионально занимаются специальные организации - биосферные заповедники, санэпидемстанции, экологические стационары и другие.

В системе мониторинга различают три уровня: санитарно-токсикологический, экологический и биосферный. В настоящее время более или менее развита система санитарно-токсикологического мониторинга. Она включает в себя наблюдение за состоянием окружающей среды, степенью загрязнения природных объектов вредными веществами, за влиянием этих загрязнителей на человека, животный и растительный мир.

В качестве наиболее распространенных и опасных были выявлены восемь категорий загрязнителей: 1 - взвешенные вещества, они могут переносить другие загрязнители, растворенные в них или адсорбированные на поверхности частиц; 2 - углеводороды и другие летучие органические соединения; 3 - угарный газ (СО); 4 - оксиды азота (NOX); 5 - оксиды серы, в основном диоксид (SO2); 6 - свинец и другие тяжелые металлы; 7 - озон и другие фотохимические окислители; 8 - кислоты, в основном серная и азотная.

Контроль за состоянием атмосферного воздуха включает в себя изучение источников загрязнения, исследование химических и фотохимических превращений загрязняющих веществ, выявление наиболее токсичных веществ, изучение распространения загрязнителей с воздушными потоками, отбор и анализ загрязнителей.

Основным способом отбора воздуха является аспирационный способ, при котором воздух прогоняется через сорбционное устройство (поглотительный сосуд, концентрационная трубка, фильтр) с учетом расхода воздуха с определенной скоростью.

При исследовании атмосферных загрязнений определяют как максимально разовые, так и среднесуточные концентрации. Метод измерения концентрации вредных веществ должен обеспечивать определение их на уровне 0,8 ПДК с суммарной погрешностью ±25% и отбором пробы воздуха от 20 до 30 мин при определении максимально разовой концентрации, а также круглосуточный отбор пробы при определении среднесуточной концентрации.

Наблюдение за загрязнением атмосферы проводится на стационарных, маршрутных и передвижных постах. (А.И. Федорова , 2003.)

Комитет экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) разработал сводку допустимых уровней загрязнения, то есть осредненного предельного содержания в воздухе тех или иных примесей -- среднегодовых, среднесуточных, среднепериодических. В соответствии с ними в виде установленных нормативов качества воздуха применяются:

-- ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ);

-- ориентировочные допустимые концентрации (ОДК). Так, среднегодовые ОБУВ для диоксида серы составляют 0,06 мг/м3.

В то же время основным показателем контроля качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК).На практике обычно используют три типа ПДК: в воздухе рабочей зоны, в атмосферном воздухе населенного пункта и максимально разовую.

ПДКр з -- это такая максимальная концентрация вредного вещества, которая при ежедневной работе в течение 8 часов (но не более 41 часа в неделю) всего рабочего стажа не может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Под рабочей зоной понимают пространство высотой до 2 метров над уровнем пола или площадки, на которой находятся рабочие места.

ПДКс с -- это средне суточная концентрация загрязняющего вещества в атмосфере.

ПДКм р -- это максимальное количество вредных выбросов в атмосферу в течение 30 минут, которое не приводит к превышению их концентрации в населенном пункте среднесуточной предельно допустимой концентрации.

Минимальное значение ПДКсс объясняется тем, что в населенном пункте проживают и малолетние дети, и старики, и больные, которые могут пострадать даже от незначительных концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе. (Успенский С.В. 1992 г.)

 

1.5 Современные методы очистки выбросов

 

Промышленные абсорбционные установки. При очистке газовых потоков от вредных веществ абсорбционные процессы применяются в тех случаях, когда концентрация абсорбируемого вещества в газовом потоке довольно высокая и когда газовый поток обладает большим объемом.

Примерами абсорбционной очистки газовых потоков от вредных примесей являются очистка отходящих газов металлургических предприятий от диоксида серы, хвостовых газов заводов по производству азотной кислоты от оксидов азота, дымовых газов тепловых электростанций от диоксида серы и оксидов азота, природного газа от сероводорода.

Процессы абсорбции наиболее эффективно происходят при низких температурах. При этом вредные примеси газового потока поглощаются абсорбентом и взаимодействуют с его активным компонентом, образуя химические соединения, легко разлагающиеся при нагревании. Следовательно, нагревание приводит к противоположному процессу -- выделению поглощенного газа из абсорбента.

Выделение примеси из насыщенного абсорбента путем его нагрева или каким-то другим способом (например уменьшением давления) называется десорбцией.

Возможность выделения поглощенного газа из абсорбента путем повышения температуры позволяет использовать один и тот же абсорбент многократно в замкнутом цикле. При этом абсорбент после выделения из него поглощенного газа называется регенерированным абсорбентом. В нем остается очень малое количество поглощенного газа, поэтому регенерированный абсорбент обладает практически такой же поглотительной способностью, как и свежий абсорбент.

Абсорбция представляет собой наиболее распространенный способ очистки газовых потоков. Процесс абсорбции проводится в вертикальных аппаратах -- абсорберах, которые наполняются так называемыми насадками, позволяющими создавать развитую поверхность контакта абсорбента с газовым потоком, движущимся в противоположном направлении.

Адсорбционные установки, применяемые в промышленности. Адсорбционные процессы осуществляются в горизонтальных или вертикальных аппаратах-адсорберах, в которых располагается слой адсорбента толщиной не более 0,8 м. Такие адсорберы находят широкое применение при рекуперации летучих растворителей и паров других легколетучих органических веществ.

Цеолиты используются при осушке газовых потоков и для улавливания химически активных газов, таких как диоксид азота. Молекулы вредных газов и паров в порах адсорбента под действием адсорбционных сил конденсируются и переходят в жидкое состояние подобно конденсации паров воды на холодной поверхности. Это приводит к заполнению микропор и насыщению адсорбента. В момент насыщения адсорбент имеет максимальную адсорбционную емкость.

Для активированных углей адсорбционная емкость составляет 12 - 14% от массы адсорбента, для остальных адсорбентов -- от 6 до 8%. Это означает, что 100 кг активированного угля способно поглотить 12 - 14 кг вредных паров или газов, тогда как такое же количество других адсорбентов, например, силикагелей, алюмогелей и цеолитов, -- не более 6 - 8 кг. После насыщения адсорбента -- заполнения пор поглощаемым веществом -- его продувают насыщенным водяным паром или горячим воздухом. При этом конденсированное на поверхности пор вещество снова переходит в газообразное состояние и вместе с продувочным паром или воздухом удаляется из адсорбера. Такой процесс называется десорбцией.

Выделение десорбированного газа из смеси с водяным паром происходит в специальных аппаратах-холодильниках, где водяной пар превращается в конденсат. Если при этом происходит также конденсация десорбированного газа или пара органического вещества, не смешивающегося с водой, то их разделяют в сепараторах путем расслаивания.

Мембранные процессы очистки газовых потоков

В последние годы для очистки газовых потоков от примесей начали использовать мембранные процессы.

Мембраны представляют собой тонкие полимерные пленки (толщина несколько десятков мкм), полученные на основе поливинилхлорида, полиэтилена, полиамида и других полимеров. Мембранные процессы основаны на селективном (выборочном) разделении газов, различающихся по величине объема молекул. Такие мембраны имеют поры, соизмеримые с размерами молекул газов, проходящих через мембрану. Газ, который проходит через мембрану, называется фильтратом, а смесь газов, остающаяся над мембраной, называется концентратом.

В отличие от механического фильтрования мембранные процессы зависят от многих физико-химических факторов, таких как интенсивность межмолекулярных взаимодействий между мембраной и молекулами фильтрата, скорость удаления концентрата над мембраной, разность концентраций примесей в концентрате и фильтрате.