Экологизация технологических процессов для защиты воздушного бассейна

Защита воздушного бассейна от вредных выбросов предприятий

Для охраны воздушного бассейна от негативного антропо­генного воздействия в виде загрязнения его вредными веще­ствами используют следующие меры защиты:

· экологизацию технологических процессов;

· очистку газовых выбросов от вредных примесей;

· рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

· устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-пла­нировочные решения, и др.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения — экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых технологических цик­лов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Экологизация технологических процессов предусматри­вает, в частности, создание непрерывных технологических процессов, предварительную очистку топлива или замену его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, перевод на электропривод различных агрегатов, ре­циркуляцию газов и др.

Первоочередная задача — борьба с загрязнением атмо­сферного воздуха отработанными газами (ОГ) автомоби­лей. В настоящее время ведется активный поиск более «чис­того» топлива, чем бензин. Рассматриваются его замените­ли: газовое топливо, метиловый спирт (метанол), малоток­сичный аммиак и идеальное топливо — водород. Продол­жаются разработки по замене карбюраторного двигателя на более экологичные типы — дизельный, паровой, газотурбин­ный и др. В опытно-конструкторских бюро созданы проб­ные модели автомобилей, работающих на энергии электри­ческих аккумуляторов и на солнечных батареях.

Нынешний уровень экологизации технологических про­цессов еще недостаточен для полного предотвращения га­зовых выбросов в атмосферу. Поэтому повсеместно исполь­зуются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных при­месей (NO, NO₂, SO₂ и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют раз­личные типы устройств в зависимости от степени запы­ленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки. Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой меха­нической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли.

Принцип работы — оседание частиц под действием центро­бежных сил и сил тяжести. Мокрые пылеуловители (скруб­беры, турбулентные, газопромыватели и др.) требуют пода­чи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броунов­ского движения. Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из син­тетических волокон повышенной термостойкости (250-300°С). Электрофильтры — наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0-99,5%). Принцип работы всех типов электрофильт­ров основан на ионизации пылегазового потока у поверхно­сти коронирующих электродов. Очень эффективны комби­нированные методы очистки, т.е. когда они используются в комплексе, в различных комбинациях между собой. Для со­временного производства требуется, как правило, многосту­пенчатая очистка. При широкой номенклатуре примесей (от пыли до соединений меди и ртути) используются сухие и мокрые пылеуловители, адсорбенты и абсорбенты, рукав­ные фильтры и электрофильтры и т. д.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и паро­образных примесей подразделяют на три основные группы: 1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения; 2) промывка выбро­сов растворителями примеси (абсорбционный метод) и 3) по­глощение газообразных примесей твердыми телами с ульт­рамикроскопической структурой (адсорбционный метод).

Каталитический метод — это введение в систему ве­ществ-катализаторов с целью превращения токсичных ком­понентов промышленных выбросов в вещества, безвредные или менее вредные для окружающей среды. Палладиевые и ванадиевые катализаторы обеспечивают досжигание оксида углерода, добавление аммиака приводит к восстановлению оксидов азота до элементарного азота. Разновидность таких методов — дожигание вредных примесей с помощью газовых горелок (факельное сжигание), используется на нефте­перерабатывающих заводах.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей (соды), аммиака и др. Газообразные цианистые соединения абсорбируют, например, 5%-ным раствором железного ку­пороса.

Адсорбционный метод — это извлечение вредных ком­понентов из промышленных выбросов адсорбентами — твердыми телами с ультрамикропористой структурой (ак­тивированные уголь и глинозем, силикагель, цеолиты и т.п.). Например, на АЭС широко применяется метод очист­ки технологических газов путем сорбции радиоактивных про­дуктов на угольных фильтрах — адсорбентах.

Несмотря на все успехи, достигнутые в очистке отходя­щих газов, необходимо создание новых, более эффективных процессов улавливания вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу. Однако из виду не должны упускаться главные задачи: совершенствование методов рециркуляции, умень­шение отходов, создание на производстве замкнутых газо­оборотных циклов и т. д.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере — это сни­жение их опасных концентраций до уровня соответствующе­го ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помо­щью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота ды­мовых труб превышает 300 м, не менее 100 м в высоту тру­бы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов. Но, следует признать, что, как отмечает А. Гор (1993): «Приме­нение высоких дымовых труб хотя и помогло уменьшить локальное дымовое загрязнение, осложнило в то же время региональные проблемы выпадения кислотных дождей». Чем выше труба, тем дальше от нее распространяются выбросы: за сотни километров от нее они выпадают в виде кислотных дождей и снегопадов.

Источник

Защита воздушного бассейна от вредных выбросов предприятий

Экологически допустимые нагрузки и экологическая емкость территории.

Допустимые нормы антропо­генной нагрузки на окружаю­щую среду — это максималь­но возможные антропогенные воздействия на природные ре­сурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устой­чивости экологических систем.

Для оценки общей устойчивости природных экосистем к антропогенным воздействиям используют следующие пока­затели: 1) запасы живого и мертвого органического вещест­ва; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова и 3) видовое и струк­турное разнообразие.

Потенци­альная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется термином «емкость природной сре­ды», или экологическая емкость территории.

Различают экстенсивное и равновес­ное природопользование. Экстенсивное (расширяющееся) природопользование — когда рост производства осуществ­ляется за счет нагрузки на природные комплексы, возрастаю­щей быстрее, чем увеличивается масштаб производства; равновесное природопользование — когда общество добивается того, чтобы общая антропогенная нагрузка на природную сре­ду не превышала ее самовосстановительного потенциала.

Отсюда вывод: регулирование качества природной среды должно начинаться с определения экологически допустимых нагрузок, а региональное природопользование должно соот­ветствовать экологической «выносливости» территории.

Пренебрежение допустимыми нормами антропогенной нагрузки в инженерно-хозяйственной практике чревато серь­езными экологическими просчетами. До недавних пор по­нятие «экологическая емкость территории» вообще не исполь­зовалось. Например, создавая экономический комплекс «угли Донбасса — руды Кривого Рога», никто не думал о том, вы­держат это земля и люди или нет, т.е. отсутствовало глав­ное — идеология ресурсосбережения, определение экологи­ческой емкости, биосферный подход.

Для охраны воздушного бассейна от негативного антропо­генного воздействия в виде загрязнения его вредными веще­ствами используют следующие меры защиты:

· экологизацию технологических процессов;

· очистку газовых выбросов от вредных примесей;

· рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

· устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-пла­нировочные решения, и др.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения — экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых технологических цик­лов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Экологизация технологических процессов предусматри­вает, в частности, создание непрерывных технологических процессов, предварительную очистку топлива или замену его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, перевод на электропривод различных агрегатов, ре­циркуляцию газов и др.

Первоочередная задача — борьба с загрязнением атмо­сферного воздуха отработанными газами (ОГ) автомоби­лей. В настоящее время ведется активный поиск более «чис­того» топлива, чем бензин. Рассматриваются его замените­ли: газовое топливо, метиловый спирт (метанол), малоток­сичный аммиак и идеальное топливо — водород. Продол­жаются разработки по замене карбюраторного двигателя на более экологичные типы — дизельный, паровой, газотурбин­ный и др. В опытно-конструкторских бюро созданы проб­ные модели автомобилей, работающих на энергии электри­ческих аккумуляторов и на солнечных батареях.

Нынешний уровень экологизации технологических про­цессов еще недостаточен для полного предотвращения га­зовых выбросов в атмосферу. Поэтому повсеместно исполь­зуются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных при­месей (NO, NO₂, SO₂ и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют раз­личные типы устройств в зависимости от степени запы­ленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки. Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой меха­нической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли.

Принцип работы — оседание частиц под действием центро­бежных сил и сил тяжести. Мокрые пылеуловители (скруб­беры, турбулентные, газопромыватели и др.) требуют пода­чи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броунов­ского движения. Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из син­тетических волокон повышенной термостойкости (250-300°С). Электрофильтры — наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0-99,5%). Принцип работы всех типов электрофильт­ров основан на ионизации пылегазового потока у поверхно­сти коронирующих электродов. Очень эффективны комби­нированные методы очистки, т.е. когда они используются в комплексе, в различных комбинациях между собой. Для со­временного производства требуется, как правило, многосту­пенчатая очистка. При широкой номенклатуре примесей (от пыли до соединений меди и ртути) используются сухие и мокрые пылеуловители, адсорбенты и абсорбенты, рукав­ные фильтры и электрофильтры и т. д.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и паро­образных примесей подразделяют на три основные группы: 1) поглощение примесей путем применения каталитического превращения; 2) промывка выбро­сов растворителями примеси (абсорбционный метод) и 3) по­глощение газообразных примесей твердыми телами с ульт­рамикроскопической структурой (адсорбционный метод).

Каталитический метод — это введение в систему ве­ществ-катализаторов с целью превращения токсичных ком­понентов промышленных выбросов в вещества, безвредные или менее вредные для окружающей среды. Палладиевые и ванадиевые катализаторы обеспечивают досжигание оксида углерода, добавление аммиака приводит к восстановлению оксидов азота до элементарного азота. Разновидность таких методов — дожигание вредных примесей с помощью газовых горелок (факельное сжигание), используется на нефте­перерабатывающих заводах.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей (соды), аммиака и др. Газообразные цианистые соединения абсорбируют, например, 5%-ным раствором железного ку­пороса.

Адсорбционный метод — это извлечение вредных ком­понентов из промышленных выбросов адсорбентами — твердыми телами с ультрамикропористой структурой (ак­тивированные уголь и глинозем, силикагель, цеолиты и т.п.). Например, на АЭС широко применяется метод очист­ки технологических газов путем сорбции радиоактивных про­дуктов на угольных фильтрах — адсорбентах.

Несмотря на все успехи, достигнутые в очистке отходя­щих газов, необходимо создание новых, более эффективных процессов улавливания вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу. Однако из виду не должны упускаться главные задачи: совершенствование методов рециркуляции, умень­шение отходов, создание на производстве замкнутых газо­оборотных циклов и т. д.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере — это сни­жение их опасных концентраций до уровня соответствующе­го ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помо­щью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота ды­мовых труб превышает 300 м, не менее 100 м в высоту тру­бы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов. Но, следует признать, что, как отмечает А. Гор (1993): «Приме­нение высоких дымовых труб хотя и помогло уменьшить локальное дымовое загрязнение, осложнило в то же время региональные проблемы выпадения кислотных дождей». Чем выше труба, тем дальше от нее распространяются выбросы: за сотни километров от нее они выпадают в виде кислотных дождей и снегопадов.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Глава 3. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы

О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.

Глава 3. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы

Лекция 16. Экозащитная техника и технологии

16.4. Защита атмосферы

Для защиты воздушного бассейна от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры:

– экологизацию технологических процессов;

– очистку газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– устройство санитарно-защитных зон;

– архитектурно-планировочные решения и др.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения – экологизация технологических процессов, т. е. создание замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Все шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повторное использование отходящих газов.

К сожалению, нынешний уровень развития экологизации технологических процессов недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. На предприятиях повсеместно используют очистку газовых выбросов от вредных примесей – рассеянных в атмосфере веществ, не содержащихся в ее постоянном составе. Существуют различные аппараты очистки отходящих газов от аэрозолей – взвешенных в газообразной среде жидких или твердых частиц неорганической и органической природы (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO₃, S0₂, S0₃ и др.), однако с точки зрения будущего такие аппараты по указанным причинам не имеют перспектив.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Сухие пылеуловители – циклоны, пылеосадительные камеры, которые предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок (рис. 23), далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.

Рис. 23. Схема устройства циклона: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 – выхлопная труба; 4 – сборник пыли

Мокрые пылеуловители – скрубберы, турбулентные, газопромыватели и др., которые требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность, капель под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури (рис. 24), которые обеспечивают 99 % очистки от частиц размером более 2 мкм и, как все мокрые пылеуловители, незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов.

Рис. 24. Схема устройства скруббера Вентури: 1 – труба Вентури; 2 – скруббер-каплеуловитель

Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости (250–300 °С) типа «Сульфон-Т», фильтровальные металлические ткани (до 800 °С), а также фильтры из тканей типа ФПП и ФПА, дающие высокую степень очистки.

Электрофильтры – наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0–99,5 %). Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пыле-газового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз, в сборник пыли. Электроды требуют большого расхода электроэнергии – это их основной недостаток.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня соответствующего ПДК. Как показывает опыт, в приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок (ТЭЦ, ГРЭС) и других предприятий концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать ПДК, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов.

Рассеивание пыле-газовых выбросов осуществляют с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота дымовых труб достигает более 300 м. Самая высокая труба в России находится в Красноярском крае на Березовской ГРЭС – 370 м, а самая высокая труба в мире возведена на Экибастузской ГРЭС в Казахстане – 420 м. Значительную высоту (не менее 100 м) имеют вентиляционные (выбросные) трубы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов. Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это далеко не самое лучшее решение проблемы, связанной с загрязнением воздушного бассейна. Применение высоких дымовых труб, хотя и помогло уменьшить локальное дымовое загрязнение, осложнило в то же время региональные проблемы выпадения кислотных дождей. Чем выше от поверхности земли происходит выброс загрязняющих газов, тем дальше от своего источника они распространяются. Примеси, досаждающие лондонцам в виде смога, губят листву в лесах Скандинавии.

Рассеивание вредных веществ в атмосфере – это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные устройства не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.

Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов предприятий в значительной степени связана с устройством санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными решениями.

Санитарно-защитная зона – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства (выбросы пыли и иные виды загрязнения среды).

Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м. Например, для цементных заводов производительностью более 150 тыс. т цемента в год (I класс производства) ширина санитарно-защитной зоны – 1 000 м, а для предприятий по изготовлению камышита (V класс производства) – 50 м.

Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена и озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, например, акацией белой, тополем канадским, елью колючей, шелковицей, кленом остролистным, вязом листовидным и т. д. Об эффективности озеленения свидетельствуют следующие данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса 68 т. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха NO₂, S0₂ в два раза ниже, чем у источника загрязнения, а при наличии озеленения ниже в три-четыре раза.

Архитектурно-планировочные мероприятия – это правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом «розы ветров», выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

«Роза ветров» – векторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данной местности по многолетним наблюдениям. Длина лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях, пропорциональна повторяемости ветров.

Источник