Выбросы вредных веществ от стационарных промышленных источников загрязнения атмосферного воздуха (Родионов и др., 2000)

Загрязнение биосферы – результат выбросов загрязняющих веществ или энергии некоторых видов (например, электромагнитной) из разных источников. Загрязнители могут иметь разное происхождение (схема 1).

Схема 1. Происхождение загрязнителей

По физическому состоянию, например, загрязнители атмосферы делят на твердые (пыли, дымы), жидкие (туманы), газообразные (газы, пары) и комбинированные. От общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ газы (пары) составляют около 90%.

К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в атмосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д.

Источники искусственного загрязнения – промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, утечки из хранилищ, трубопроводов и т.д.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом их превращений.

Все вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.0.07 – 76 по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности (Зюзин, Семенов, 1994):

· первый класс – чрезвычайно опасные, ПДК < 0,1мг/м³;

· второй класс – высокоопасные, ПДК=0,1...1,0 мг/м³;

· третий класс – умеренно опасные, ПДК=1,1...10 мг/м³;

· четвертый класс – малоопасные, ПДК >10 мг/м³.

Выбросы в атмосферу от источников загрязнений согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76 характеризуются по четырем признакам:

· агрегатному состоянию (газообразные, жидкие, твердые);

· химическому составу;

· размеру частиц;

· массе вещества.

Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли – дисперсные системы, в которых дисперсионная среда – газ, а дисперсные фазы – твердые или жидкие частицы. Аэрозоли делят на три группы (схема 2).

Схема 2. Группы аэрозолей

Пыли и другие взвешенные частицы загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в результате превращений выбрасываемых а атмосферу газообразных веществ (сернистых соединений, оксидов азота, углеводородов) с образованием мелкодисперсных аэрозолей.

Классификация источников загрязнения атмосферы выбросами.

1. По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания (рекуперации, абсорбции и т.д.); вентиляционные выбросы – местные отсосы, вытяжки.

2. По месту расположения: а) незатененные или высокие (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза); б) затененные или низкие – на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания; в) наземные – у земной поверхности (открытое технологическое оборудование, проливы, колодцы производственной канализации и т.д.).

3. По геометрической форме: а) точечные (трубы, шахты, вентиляторы); б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна, факелы).

4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные. Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

5. По дальности распространения: внутриплощадочные, т.е. создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений; внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации (порядка ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилой застройки.

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными.

Организованный промышленный выброс – поступающий в атмосферу через специальные сооружения – газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный – выброс в атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.

Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные вещества, отводящиеся в гидро- или литосферу, рассматривают как сбросы. Сбросы разделяют на неорганизованные, если они стекают в водный объект непосредственно с территории промышленного предприятия, не оборудованного специальной, например ливневой, канализацией или иными устройствами для сбора, а также на организованные, если они отводятся через специально сооруженные источники – водовыпуски, классифицируемые по типу водоема или водотока, месту расположения, конструкции распределительной части, оголовка или сбросного устройства (Стадницкий, Родионов, 1996).

По степени загрязнения и происхождению сточные воды можно разделить на:

· загрязненные, представляющие смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов (75-80%);

· условно-чистые – от охлаждения оборудования, компрессорных и холодильных установок, вентиляционных устройств и т.д. (6-18%);

· хозяйственно-санитарные (5-6%);

· ливневые (2-3%).

Твердые отходы представляют гетерогенную смесь сложного морфологического состава: черные и цветные металлы, макулатуросодержащие и текстильные компоненты, отходы стекла, пластмассы, кожи, резины, дерева, камней, а также остатки непрореагировавшего твердого сырья, смолы, кубовые остатки от перегонки, осадки и шламы, отработанные катализаторы, фильтровальные материалы, не подлежащие регенерации адсорбенты, общезаводской мусор и др.

Учитывая потенциальные возможности загрязнения биосферы все предприятия можно условно разделить на три группы (схема 3).

Схема 3. Классификация предприятий по профилю

К первой группе относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов; ко второй – предприятия с преобладание механических (машиностроительных) технологических процессов; к третьей – предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.

Предприятия химической промышленности (1-я группа) отличаются разнообразием токсичных газовых выбросов и жидких стоков. Главные из них – органические растворители, амины, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения (диоксид серы, сероводород, сероуглерод), металлорганические соединения, соединения фосфора, мышьяка, ртуть.

К числу отходов химической промышленности и производства минеральных удобрений относятся гипсосодержащие отходы (фосфо-, боро-, фото-, титано-, сульфогипс), фосфорные шлаки, пиритные огарки, галитовые отходы и глинистые шламы, содовые плавы, отходы нефтехимии. Отвалы и шламохранилища, занятые отходами химических производств, занимают тысячи гектаров земли.

К отходам резинотехнических изделий относятся остатки резиновых смесей, резиновые и резинотканевые, невулканизированные и вулканизированные, текстильные и резинометаллические отходы.

Отходы производства асбестотехнических изделий образуются при изготовлении тормозных колодок, прокладок, кровельного материала и др. Основные ингредиенты отходов – асбест, каучук, смолы, латексы, а также бракованные готовые изделия, например, паронит.

Предприятия механического профиля (2-я группа), включающие цехи заготовительные и кузнечно-прессовые, термической и механической обработки металлов, покрытий, литейное производство, выделяют значительное количество газов, жидких стоков и твердых отходов. Например, в закрытых чугунолитейных вагранках производительностью 5-10 т/ч на 1 т выплавленного чугуна выделяется 11-13 кг пыли, 190-200 кг оксида углерода; 0,4 кг диоксида серы; 0,7 кг углеводородов и др. Концентрация пыли в отходящих газах составляет 5-20 г/м³ при эквивалентном размере 35 мкм.

Токсичные вещества в окрасочных цехах выделяются в процессе обезжиривания поверхностей органическими растворителями перед окраской, при подготовке лакокрасочных материалов, при их нанесении на поверхность изделий и сушке покрытия.

Нефтегазовые и горнодобывающие объекты, металлургическое производство и теплоэнергетику условно относят к предприятиям 3-й группы.

При нефтегазовом строительстве основным источником техногенных воздействий является опорно-двигательная часть машин, механизмов и транспорта.

Схема 4. Вещества, выбрасываемые в окружающую среду (Мазур, Шишов, 1992)

Горная промышленность использует практически невозобновляемые минеральные ресурсы далеко не полностью 12-15 % руд черных и цветных металлов остается в недрах или складируется в отвалы.

Так называемые плановые потери каменного угля составляют 40 %. При разработке полиметаллических руд из них извлекают лишь один-два металла, остальные выбрасывают с вмещающей породой.

При добыче каменных солей и слюды в отвалах остается до 80 % сырья. Массовые взрывы на карьерах являются крупными источниками пыли и ядовитых газов. Например, пылегазовое облако рассеивает 200-250 т пыли в радиусе 2-4 км от эпицентра взрыва.

Выветривание горных пород приводит к незначительному повышению концентрации SO₂, CO и CO₂ в радиусе нескольких километров.

В теплоэнергетике мощным источником твердых отходов и газообразных выбросов являются теплоэлектростанции, паросиловые установки, т.е. любые промышленные и коммунально-бытовые предприятия, связанные с процессом сжигания топлива.

В состав отходящих дымовых газов входят CO_2, SO₂, SO₃ и др. Хвосты углеобогащения, золы и шлаки формируют состав твердых отходов.

Опасно применение бурых и других углей, содержащих радиоактивные элементы, в качестве топлива, так как часть их уносится с отходящими газами в атмосферу, часть – через золоотвалы поступает в атмосферу.

К промежуточной комбинированной группе предприятий относят муниципальное производство и объекты коммунально-городского хозяйства. Современные города выбрасывают в атмосферу и гидросферу около 1000 химических соединений.

Атмосферные выбросы текстильной промышленности содержат оксид углерода, сульфиды, нитрозамины, сажу, серную и борную кислоты, смолы, а обувные фабрики выделяют аммиак, этилацетат, сероводород и кожевную пыль.

Загрязнения в сточных водах находятся в виде взвесей, коллоидов и растворов. До 40 % загрязнений составляют минеральные вещества: частицы грунта, пыли, минеральные соли (фосфаты, азот аммонийный, хлориды, сульфаты и др.). В состав органических загрязнителей входят жиры, белки, углеводы, клетчатка, спирты, органические кислоты и т.д. Особый вид загрязнения сточных вод – бактериальный.

Количество загрязнений в хозяйственно-бытовых водах определяется в основном физиологическими показателями и составляет примерно, г/ (чел.8*сут.):

· взвешенные вещества – 65;

· азот аммонийный – 8;

· фосфаты – 3,3;

· синтетические ПАВ (СПАВ) – 2,5;

· хлориды – 9.

Наиболее опасны и трудноудаляемы из стоков СПАВ (иначе, детергенты) – сильные токсиканты, устойчивые к процессам биологического разложения.

Существуют опасные загрязнители антропогенного характера, способствующие серьезному ухудшению качества окружающей среды и жизни человека (схема 5).

Схема 5. Загрязнители антропогенного характера

· Естественная радиоактивность – это наличие в атмосфере радона и продуктов его распада, а также воздействие космических лучей. К продуктам распада относятся торон и актинон.

· Искусственная (техногенная) радиоактивность – связана с антропогенными факторами (ядерными взрывами, производством ядерного топлива, авариями на атомных электростанциях).

· Источниками ЭМП являются радиопередающие устройства, производственная электроэнергетика, ЛЭП, электрофицированный транспорт, офисная и бытовая техника. Выделяют следующие виды воздействия ЭМП:

o Изолированное (от одного источника);

o Сочетаемое (от двух и более источников одного частотного диапазона);

o Смешанное (от двух и более источников различных частотных диапазонов);

o Комбинированное (в случае дополнительного воздействия какого-либо другого неблагоприятного фактора).

· Шум, инфразвук, ультразвук, вибрация также являются негативным воздействием на человека. На предприятиях источниками шума являются вентиляторные установки, компрессорные станции, газотурбинные установки и другие устройства.

Расчетные уровни звука некоторых промышленных предприятий (по И.Л. Карагодиной), дБ:

1. мотороиспытательные станции и клепально-штамповочные цехи – 110;

2. металлургические, машиностроительные – 100;

3. деревообрабатывающие – 90;

4. пищевой и химической отраслей – 85;

5. швейные и ткацкие – 80.

Источниками вибраций являются: промышленные установки, технологические трубопроводы, строительные и другие объекты, в которых доминируют динамические процессы, вызванные ударами, резкими ускорениями и т.п.

Форма контроля:

Тест

Выберите несколько правильных ответов

1. К промежуточной комбинированной группе предприятий относят:

□ муниципальное производство

□ металлургическое производство

□ теплоэнергетика

□ объекты коммунально-городского хозяйства

2. Источниками электромагнитных полей являются:

□ радиопередающие устройства

□ ядерные взрывы

□ производственная электроэнергетика

□ офисная и бытовая техника

Выберите один правильный ответ

3. Наиболее опасными и трудноудаляемыми из стоков веществами являются:

□ хлориды

□ взвешенные вещества

□ СПАВ

□ фосфаты

4. Расчетный уровень звука швейных и ткацких предприятий составляет... дБ:

□ 130

□ 25

□ 85

□ 80

5. Установите соответствие между производством и его отходами:

6. По физическому состоянию к твердым загрязнителям атмосферы относят:

□ дым

□ туман

□ пар

□ газ

7. Установите соответствие между классом опасности вредных веществ и значением ПДК:

8. К дисперсным системам, в которых дисперсионная среда – газ, а дисперсные фазы – твердые или жидкие частицы, относят:

□ пестициды

□ аэрозоли

□ СПАВ

□ гербициды

9. Пыли-коллективы – это аэрозольная группа, в которой присутствуют:

□ все аэрозоли, образующиеся при конденсации газа

□ твердые частицы, диспергированные в газообразной среде

□ скопления жидких частиц в газообразной среде

□ пыли и другие взвешенные частицы, диспергированные в жидкой среде

10. Внутриплощадочные и внеплощадные источники загрязнения атмосферы выбросами относятся к следующей классификации:

□ по назначению

□ по месту расположения

□ по геометрической форме

□ по режиму работы

□ по дальности распространения

Вопросы

1. Какие вредные вещества относятся к выбросам от стационарных промышленных источников загрязнения атмосферного воздуха (по Родионову и др., 2000)?

2. В чем отличие естественных источников загрязнения атмосферы от искусственных?

3. По каким признакам характеризуются выбросы в атмосферу от источников загрязнений согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76?

4. В результате чего пыль и другие взвешенные частицы загрязняют атмосферный воздух?

5. Что представляют собой аэрозоли, на какие группы они делятся?

6. Какие загрязнители относят к антропогенным?

7. Дайте характеристику группам предприятий, загрязняющих биосферу?

8. Какие вредные вещества присутствуют в хозяйственно-бытовых водах?

9. Какими выбросами характеризуются предприятия химической промышленности?

10. Какие вещества выбрасываются в сточные воды при нефтегазовом строительстве?

Глава 8. Процессы и аппараты для обеспечения экологической безопасности и ресурсосберегающих технологий

Опорные слова: инерционные пылеуловители,циклоны, скрубберы Вентури, локальные очистные сооружения, заводские очистные сооружения, городские очистные сооружения, отстаивание, флотация, центробежные методы, нейтрализация, озонолиз, осмос, диализ, метод капсулирования, метод цементирования, экстрагирование, кристаллизация.

Поиск по сайту: