Промышленная экология

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

МЕТОДЫ И СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

Загрязнение атмосферного воздуха является наиболее серьезной экологической проблемой в настоящее время и на ближайшее будущее. Загрязненный воздух оказывает разрушительное воздействие на здоровье людей, сооружения и природу, причем от загрязненного воздуха значительно труднее уберечься, чем от загрязненной воды. Поэтому борьба с загрязнением воздуха является основной составляющей экологической политики большинства промышленных стран.

Загрязнения атмосферного воздуха можно разделить на два вида: природные и антропогенные. К загрязнениям природного характера относятся выбросы газов и пепла при извержениях вулканов, твердые частицы, образующиеся при эрозии почв, лесные пожары, вынос морских солей с поверхности океана, а также биологическое разложение как результат жизнедеятельности почвенных бактерий, которое приводит к образованию больших количеств сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота и углерода. Во всех этих случаях поступление загрязняющих веществ в атмосферу значительно превышает антропогенное загрязнение атмосферы, но эти факторы на Земле существовали всегда, и природа научилась справляться с последствиями природных катастроф и неблагоприятных факторов, а от деятельности человека поступают в природу и несвойственные ей вещества, которые в естественных условиях не образуются. Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека, прежде всего при сжигании углеродсодержащих веществ - угля и продуктов его переработки, нефти и древесины, или как отходы производства химических веществ и цемента, металлургической и горнодобывающей промышленности, а также при сжигании бытовых отходов. Наиболее важными с количественной точки зрения являются газообразные продукты сгорания: оксиды серы, углерода и азота и взвешенные вещества.

Для нормальной жизнедеятельности населения необходимо, чтобы не были превышены предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных для здоровья веществ.

Увеличение масштабов антропогенного загрязнения атмосферы делает целесообразной разработку эффективных способов защиты от загрязнений, а также способов предупреждения вредного воздействия загрязняющих веществ. Поэтому охрана и защита атмосферы включает комплекс технических, административных и экономических мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или, по крайней мере, уменьшения загрязнения атмосферы. При этом защита не может быть эффективной при односторонних или половинчатых мерах, направленных только против конкретных источников загрязнения. Необходимо комплексно подходить к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению различных возможностей ограничения выбросов загрязняющих веществ.

В зависимости от масштабов распространения загрязнений в атмосфере мероприятия по охране воздушного бассейна могут иметь локальное, региональное, федеральное или межгосударственное значение. В настоящее время практически все государства имеют соответствующие законодательные акты, определяющие основу для необходимых нормативных положений в области охраны окружающей среды или целенаправленно в области борьбы с загрязнением воздуха. В Российской Федерации принципы природоохранного законодательства закреплены в Конституции РФ. Более подробно требования по охране окружающей природной среды, в частности, атмосферы, излагаются в законе «Об охране окружающей природной среды» (1991 г.) и в законе «Об охране атмосферного воздуха» (1999 г.)

Охрана атмосферы представляет собой совместное выполнение мероприятий по целому ряду направлений, таких как:

- мониторинг атмосферы и источников ее загрязнения;

- экологическое нормирование качества атмосферы, воздухоохранное нормирование и стандартизация технологических процессов, установок, продукции, оказывающей неблагоприятное воздействие на атмосферу;

- экономический и правовой механизмы охраны атмосферы и природопользования, влияющие на ее качество;

- охрана и защита атмосферы, ее рациональное использование;

- производство и эксплуатация воздухоохранного оборудования и установок;

- экологическое образование, воспитание и пропаганда в этой области.

Законодательные и нормативные документы определили порядок осуществления государственного контроля над охраной атмосферного воздуха, положения о нормировании его качества путем установления нормативов предельно-допустимых концентраций и предельно-допустимых выбросов (ПДВ), регулирования выбросов вредных веществ, в том числе от транспортных средств; воздухоохранные требования к проектированию и строительству предприятий и сооружений, их эксплуатации. Этими же документами предусматривается ответственность за нарушение нормативов качества атмосферного воздуха, за невыполнение планов воздухоохранных мероприятий. А также обязанность полного возмещения вреда, причиненного загрязнением атмосферы.

Таким образом, достижение ПДК на границе санитарно-защитной зоны и в жилой зоне осуществляется, прежде всего, за счет планировочных мероприятий на стадии проектирования, технологических мероприятий по сокращению вредных выбросов, мероприятий по пыле- и - газоулавливанию (технических мероприятий), и мероприятий по улучшению рассеяния вредных веществ в атмосфере.

атмосфера сточный вредный водный

Планировочные мероприятия на стадии проектирования

Планировочные мероприятия позволяют, при постоянстве валовых выбросов, снизить воздействие загрязняющих веществ на человека.

Основные планировочные мероприятия: выбор площадки размещения завода, взаимное расположение цехов и взаимное расположение завода и жилого массива.

К обязательным требованиям при проектировании предприятия относятся следующие:

- создание санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий;

- предприятие и жилой массив должны располагаться на равнинной, открытой местности, которые хорошо продуваются ветрами и отсутствуют участки местности, способствующие образованию застойных зон;

- предприятия должны располагаться с подветренной стороны по отношению к жилым массивам;

- площадка жилого массива должна быть не выше площадки предприятия, т.к. иначе снижается эффект рассеяния и высоты дымовой трубы;

- смежные здания влияют на распространение выбросов из дымовых труб, поэтому такие трубы делают в 2,5 раза выше смежных зданий;

- температура воздуха в районе завода с увеличением высоты должна уменьшаться, что способствует лучшему рассеянию примесей в атмосфере;

- производства, выбрасывающие максимальное количество загрязняющих веществ должны располагаться со стороны, противоположной жилому массиву;

- цеха не должны располагаться в одну линию, чтобы не объединялись выбросы;

- целесообразно исключать из состава предприятия цеха, которые не являются обязательными (неотъемлемыми) для данного предприятия (аглофабрика, ТЭЦ, производство огнеупоров);

- необходимо озеленение санитарно-защитной зоны специальными зелеными насаждениями.

Технологические мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу

Большинство технологических процессов можно изменять без ущерба для выпуска основной продукции таким образом, чтобы уменьшить количество образующихся загрязняющих веществ. По оценкам ученых, эффективное внедрение разработанных к настоящему времени технологических мероприятий, позволяет снизить валовый выброс загрязняющих веществ до 70%. Некоторые технологические мероприятия позволяют полностью ликвидировать выбросы вредных веществ. Например, непрерывная разливка стали позволяет отказаться от блюминга и нагревательных колодцев, а следовательно, и от их выбросов.

На металлургических предприятиях с полным металлургическим циклом более 50 % выбросов в атмосферу пыли, оксидов углерода, азота, серы приходится на долю агломерационных фабрик. Уменьшить количество выбросов позволят технологические мероприятия, внедренные за рубежом и на части наших предприятий.

Повышение высоты слоя шихты в агломашинах приводит к снижению количества пыли за счёт улучшения фильтрующей способности спекаемого слоя,

Сокращение выбросов в атмосферу объёма технологического газа и пыли на 15-25 % достигается при рециркуляции агломерационного газа, отбираемого из тракта за нагнетателем и подаваемого в слой за горном. При этом изменяется состав выбросов: уменьшается содержание окиси углерода и кислорода, увеличивается концентрация паров воды и двуокиси углерода и серы. Содержание паров воды в рециркулянте способствует уменьшению химического недожога при горении твёрдого топлива и выхода СО на 20-40 %, что обеспечит сокращение расхода твёрдого топлива.

Особое значение имеет рециркуляция для агломашин, оборудованных очисткой газа от серы. В связи с большими объёмами на очистку от серы подаётся примерно половина газа, а вторая половина выбрасывается в дымовую трубу без очистки. Часть газа из борова дымовой трубы можно вернуть на агломашины в качестве рециркулянта. На аглофабрике Магнитогорского металлургического комбината это позволит сократить выбросы серы в атмосферу на 28-30 %. Реализация рециркуляции позволит уменьшить расход твёрдого топлива в шихту на 5-9 %, сократить выбросы в атмосферу пыли на 15-25, окислов азота 16-27 и СО на 32-48 %.

В доменном производстве для сокращения выбросов в атмосферу можно использовать следующие мероприятия:

- создание в межконусном пространстве давления несколько больше, чем на колошнике печи уменьшает выбросы в 10 раз;

- применение крытых вагонов для подачи агломерата в бункерную эстакаду и закрытых бункеров значительно снижают запыленность;

- добавки извести позволяют связать серу и обойтись без сероочистки.

При любом высокотемпературном процессе образуются окислы азота за счет связывания кислорода и азота воздуха. Наиболее эффективными технологическими методами подавления образования оксидов азота в настоящее время считаются метод ступенчатого сжигания топлива, методы рециркуляции продуктов горения с организованным вводом их перед горелками в воздушный или газовый поток, что обеспечивает хорошее смешение рециркулянта с компонентами горения и комбинированное использование методов ступенчатого сжигания и рециркуляции продуктов горения.

Хорошие результаты по сокращению выбросов дает замена твердых топлив на жидкие и газообразные, газификация и десульфуризация топлив.

Подобные мероприятия можно найти и на других производствах и не только в металлургии или энергетике.

Некоторые технологические мероприятия,. приводящие к снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, являются общими практически для любого производства:

- переход от периодических процессов к непрерывным снижает выбросы, т.к. ликвидируются промежуточные процессы с их пыле- и - газовыделением (замена скиповой подачи шихты в доменную печь на транспортерную ликвидирует выбросы от пересыпок);

- все энергосберегающие мероприятия приводят к опосредованному снижению выбросов вредных веществ за счет экономии сжигаемого топлива;

- повышение выхода годного продукта также ведет к сокращению валовых выбросов, поскольку материалы и энергия на производство брака не расходуются;

- герметизация технологического и транспортного оборудования.

Однако наиболее перспективным направлением является создание новых технологий, основанных на частично или полностью замкнутых циклах, использование альтернативных способов получения энергии и более полное использование отходов.

Технические мероприятия по снижению выбросов вредных веществ в атмосферу.

Технологические мероприятия, как правило, не могут обеспечить санитарных норм по содержанию вредных веществ, поэтому в большинстве случаев необходима очистка отходящих газов от пыли и газообразных составляющих. Целью такой очистки является извлечение или нейтрализация вредных веществ, находящихся в газообразной, жидкой или твердой форме. Требования к очистке выбросов от пыли и газа предъявляются с учетом большого многообразия выбросов в атмосферу, их качественных и количественных особенностей, разной степени очистки. Соответственно разнообразны и методы очистки. Тем не менее, все методы могут быть условно разбиты на две основные группы. К первой относятся физические методы очистки газов от жидких и твердых частиц с использованием сил, имеющих физическую природу (гравитационные, инерционные, центробежные, электростатические и другие силы). Во второй группе для извлечения примесей из газовых потоков используются физико-химические методы. В зависимости от физико-химических свойств загрязняющих веществ и от условий, при которых осуществляется очистка, наиболее часто используются процессы абсорбции, адсорбции, окисления и восстановления, а также каталитические (обычно гетерогенные) химические реакции.

Физические методы очистки газов

Как правило, пылеулавливающие аппараты условно делят на следующие группы:

1. сухие или механические пылеуловители, в которых частицы пыли отделяются из газового потока при помощи механических сил. Чаще всего используются циклоны различных конструкций и инерционные пылеуловители. Улавливание в циклонах происходит за счет центробежных сил, а в инерционных аппаратах за счет инерции частиц пыли при резком изменении направления газового потока. Эти аппараты могут быть использованы или самостоятельно, если частицы пыли достаточно крупные, или в качестве первой ступени очистки перед более эффективными аппаратами для снижения на них нагрузки;

2. аппараты мокрой очистки, в которых производится промывка запыленного газа жидкостью или осаждение частиц пыли на жидкую пленку. Для осуществления первого варианта мокрой очистки запыленный поток промывают диспергированной жидкостью. Во время промывки частицы пыли захватываются каплями жидкости и выводятся из газового потока. В зависимости от режима температур, давлений и влажности газа в процессе промывки может происходить испарение капель или конденсация паров из газового потока, при этом частицы пыли являются ядрами конденсации. Этот эффект может значительно улучшить осаждение пыли. В зависимости от способа диспергирования жидкости мокрые пылеуловители делят на три группы:

· форсуночные скрубберы, в которых диспергирование жидкости осуществляется с помощью форсунок, за счет энергии насоса;

· скрубберы Вентури, в которых дробление жидкости осуществляется за счет энергии турбулентного потока;

· динамические газопромыватели, где разбрызгивание жидкости осуществляется за счет механической энергии вращающегося ротора.

Аппараты мокрой очистки желательно применять на производствах, имеющих систему очистки воды, если же такой нет, то лучше по возможности использовать аппараты сухой очистки;

3. фильтры, которые задерживают пыль при прохождении через них очищаемого газа.

Фильтрация аэродисперсных систем через пористые перегородки является одним из наиболее совершенных способов выделения взвешенных твердых и жидких частиц из газового потока. Особенности этих аппаратов заключаются в следующем:

· более высокая степень очистки (свыше 99%) газов от взвешенных частиц любого размера по сравнению с другими аппаратами;

· универсальностью, т.е. способностью улавливать твердые частицы в сухом виде и жидкие частицы из туманов, возможностью работы при любых давлениях газов (выше или ниже атмосферного);

· меньшей зависимостью от изменения физико-химических свойств частиц пыли;

· простотой эксплуатации.

В пылеулавливании применяются тканевые, волокнистые, зернистые и другие фильтры. Осаждение происходит за счет непосредственного касания частиц пыли волокон (нитей) или зерен фильтрующей перегородки, действия сил инерции, диффузии и электростатического притяжения;

4. электрофильтры, в которых отделение частиц пыли происходит под действием электрических сил (в коронном разряде). Запыленный газовый поток проходит через сильное электрическое поле, частицы пыли получают электрический заряд и ускорение, что заставляет их двигаться вдоль силовых линий поля с последующим осаждением на электродах. Электрофильтры для очистки газов от пыли работают обычно при постоянном напряжении, могут быть сухими и мокрыми, иметь одну зону, в которой происходит зарядка и осаждение частиц пыли, или несколько зон, где зарядка и осаждение осуществляются в разных зонах.. Кроме того, электрофильтры бывают пластинчатые и трубчатые.

Эффективность работы электрофильтров достаточно велика и обеспечивает степень улавливания более 90%, причем эффективность улавливания частиц пыли размером 1 мкм достигает 88%. При высокой входной запыленности наблюдается явление «запирания короны» (повышение напряжения зажигания коронного разряда), поэтому перед электрофильтрами часто ставят более простые и дешевые аппараты очистки, чтобы запыленность на входе в электрофильтр не превышала 100-150 г/м3.

Физико-химические методы очистки газов

Газообразные загрязнители удаляют из промышленных выбросов при помощи физико-химических или химических методов. Существует пять основных методов удаления газообразных загрязнителей: абсорбция, адсорбция, конденсация, сжигание горючих загрязнителей и химическая обработка.

1 Абсорбция. Метод основан на подборе такой жидкости, при прохождении через которую вредная примесь переходит в жидкую фазу абсорбента, растворяясь в нем без химических взаимодействий и образования новых химических веществ - это физическая абсорбция. Например, физическая абсорбция применяется для очистки природных газов и газов при производстве водорода от сероводорода, диоксида углерода с использованием сульфолана, пропиленкарбоната. В тех случаях, когда абсорбенты вступают в химические реакции с очищаемым газом, например при очистке природных газов от сероводорода, диоксида углерода, диоксида серы с помощью водных растворов слабых оснований - аммиака, анилина, ксилидина, происходит процесс, называемый химической абсорбцией

Абсорбция представляет собой процесс, включающий массоперенос между растворимым газообразным компонентом и жидким растворителем, осуществляемый в абсорбере. Движущей силой абсорбции является разность между парциальным давлением растворенного газа в газовой смеси и его равновесным давлением над пленкой жидкости, контактирующей с газом. Если значение движущей силы не является положительным числом, то абсорбции не происходит. Если это значение представляет отрицательную величину, то происходит десорбция, и количество загрязнителей в обрабатываемом газе может возрасти.

Абсорбция протекает на поверхности раздела фаз в аппаратах, называемых абсорберами, поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на поверхностные, распыливающие и барботажные.

Поверхностные абсорберы поглощают газ пленкой жидкости, образующейся на поверхностях, смачиваемых жидкостью и омываемых газом. В таких абсорберах газ проходит над поверхностью неподвижной или медленно движущейся жидкости. Примером пленочного абсорбера может служить трубчатый абсорбер, в котором жидкость стекает сверху вниз по внутренней поверхности труб, омываемых поднимающимся снизу вверх газом.

В качестве насадочных абсорберов широкое распространение получили колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка укладывается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости. Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, но течение жидкости происходит только по элементу насадки, а не по всей высоте аппарата. При перетекании жидкости с одного элемента на другой пленка жидкости разрушается.

Барботажные абсорберы представляют собой обычно вертикальные колонны, внутри которых размещены горизонтальные перегородки - тарелки. С помощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа.

В распыливающих абсорберах контакт между фазами достигается путем распыливания или разбрызгивания жидкости в газовом потоке.

2. Адсорбция - это диффузный процесс, в котором повышенная концентрация отделяемого газообразного вещества образуется на границе раздела фаз в результате связывания этих веществ на поверхности твердого или жидкого соединения. Если между молекулами адсорбированного вещества и адсорбента не происходит химических реакций, то подобный процесс относится к физической адсорбции, в отличие от хемосорбции, когда происходит перенос или объединение электронов адсорбента и адсорбата, как у химических соединений.

При физической адсорбции адсорбированное вещество можно полностью удалить при обратном процессе (десорбции), например, понизив давление или увеличив температуру, а хемосорбированное вещество вернуть в газовую фазу невозможно, т.к. процесс необратим. Поскольку процессы хемосорбции идут только в тонких поверхностных слоях адсорбента, то для повышения эффективности процесса активную поверхность хемосорбента увеличивают за счет нанесения его тонкими слоями на поверхности инертного тонкодисперсного носителя.

В промышленности в качестве поглотителей чаще всего применяют активные угли и минеральные адсорбенты (силикагель, цеолиты и др.), а также синтетические ионообменные смолы (иониты).

Процессы адсорбции могут проводиться периодически (в аппаратах с неподвижным слоем адсорбента) и непрерывно в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента.

3. Конденсация может быть применена для обработки систем, содержащих пары веществ при температурах, близких к их точке росы. Этот метод наиболее эффективен в случае углеводородов и других органических соединений, имеющих достаточно высокие температуры кипения при обычных условиях и присутствующих в газовой фазе в относительно высоких концентрациях. Для удаления загрязнителей, имеющих достаточно низкое давление пара при обычных температурах, можно использовать конденсаторы с водяным и воздушным охлаждением. Для очень летучих растворителей возможна двухстадийная конденсация с использованием водяного охлаждения на первой стадии и низкотемпературного охлаждения - на второй. Замораживание до очень низких температур только с целью удаления загрязнителей редко является целесообразным; если в замораживании нет необходимости по каким-либо другим технологическим причинам. Максимальное снижение содержания инертных или неконденсирующихся газов в обрабатываемой смеси позволяет облегчить проведение процесса конденсации и повысить ее экономическую эффективность.

Конденсацию можно проводить при непосредственном контакте или косвенном охлаждении. В первом случае охлаждаемый пар непосредственно контактирует с охлажденной или замороженной жидкостью. При косвенном охлаждении используется поверхностный конденсатор с металлическими трубками. Трубки охлаждаются жидким хладореагентом с другой стороны стенки. В случае неконденсирующихся газов пере охлаждением проводят их сжатие, что позволяет достичь эквивалентного парциального давления загрязняющего вещества при более высоких температурах.

4. Очистка газов дожиганием представляет собой метод очистки газов путем термического окисления углеводородных компонентов до СО2 и Н2О. Это определение может быть полностью отнесено и к жидким отходам. В ходе процесса другие компоненты газовой смеси, например, галоген- и серосодержащие органические соединения, также претерпевают химические изменения и в новой форме могут эффективно удаляться или извлекаться из газовых потоков. С точки зрения охраны окружающей среды очистка газов методом дожигания обеспечивает требуемую чистоту выбросов в атмосферу с минимальным содержанием непрореагировавших углеводородов, оксидов азота и серы, галогенов и других органических соединений.

5. Химические методы очистки отходящих газов. Устранение нежелательных компонентов в газах с использованием химических методов означает, что в основе процесса лежит химическая реакция, и ее роль является преобладающей по сравнению с процессами адсорбции, абсорбции, конденсации или сжигания. В большинстве случаев, однако, технология сочетает в себе несколько операций и достаточно сложно классифицировать метод очистки в соответствии с перечисленными физико-химическими методами. Рассмотрим химические методы на примере очистки газов от оксидов азота и серы.

a. Очистка газов от оксидов азота. Наиболее часто для очистки от NOX применяются два метода: некаталитическое гомогенное восстановление NOX добавками аммиака и селективный гетерогенно-каталитический процесс восстановления оксидов азота в присутствии NН3.

· Некаталитический процесс основан на восстановлении NO до N2 и Н2О в присутствии кислорода и вводимого восстановителя - аммиака (NН3) и предназначен для очистки отходящих газов систем сжигания от оксидов азота.

· Метод селективного каталитического восстановления (СКВ) основан на реакции восстановления оксидов азота аммиаком на поверхности гетерогенного катализатора в присутствии кислорода. Термин селективный в данном случае отражает предпочтительное протекание каталитической реакции аммиака с оксидами азота по сравнению с кислородом. В то же время кислород является реагентом в каталитической реакции. Метод СКВ применим прежде всего к топочным газам в условиях полного сгорания - содержание кислорода в них не более 1% и отходящий газ подвергается химической реакции в окислительных условиях.

· Неселективное каталитическое восстановление (НСКВ). В данном методе восстанавливающий агент - аммиак заменяется другими восстановителями (Н2, СО, углеводороды). Эти восстановители действуют неселективно, поскольку взаимодействуют с кислородом и SO2 газового потока: это взаимодействие идет параллельно с целевой реакцией восстановления оксидов азота, что требует значительного избытка восстановителей.

б. Очистка газов от SO2. Методы очистки газов от SO2 предполагают предварительную стадию адсорбции SO2, но их основу составляют химические превращения оксидов серы в новое химическое соединение, выделяемое из газового потока.

· Процесс с использованием СuO/CuSO4. Метод обеспечивает одновременную очистку газов от NOX и SOX в присутствии катализатора - оксида меди (CuO) , нанесенного на оксид алюминия. Топочный газ подается в реактор с параллельным расположением каналов для прохождения газового потока, заполненных катализатором.

· Методы с добавлением извести: приготовление гранул из угольной крошки с добавлением извести для использования в колосниковых топках и добавление порошкообразной извести к угольной пыли для использования в топках с форсуночным распылением топлива.

· Введение сухого сорбента позволяет снизить концентрацию диоксида серы на 50%. Сухой щелочной агент вдувается под давлением в магистраль отходящего топочного дыма, и прореагировавшие твердые продукты отделяются от потока. Для отделения используются тканевые фильтры.

Мероприятия по улучшению рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере

С целью предотвращения и максимального снижения загрязнений атмосферного воздуха установлены величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ для каждого источника загрязнения атмосферы. Условие для разработки этих величин определяется тем, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников предприятия, промышленного комплекса, города или населенного пункта, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеяния вредных веществ атмосфере, не создадут приземную концентрацию вредных веществ, превышающую предельно допустимую концентрацию (ПДК). Установка величины ПДВ предполагает учет перспективы развития предприятий, географических и климатических условий местности, расположения промышленных площадок и участков существующей и перспектив ной жилой застройки, зон отдыха и т.д. Установление ПДВ для любого источника загрязнения атмосферы должно предусматривать учет фоновых концентраций вредных веществ в воздухе Сф от остальных источников загрязнений, действующих в данной местности. В этом случае должно выполняться условие

С + Сф ? ПДК

Пересмотр и согласование величин ПДВ (ВСВ) производят не реже 1 раза в 5 лет. Для этого предприятие выполняет инвентаризацию источников выбросов, в которой должны быть указаны качественные и количественные характеристики выбросов, газоочистные аппараты и мероприятия по совершенствованию технологического процесса.

Распространение выбросов промышленных предприятий из точечных источников (труб) определяется аэродинамикой самой нижней части атмосферы. При этом потоки воздуха вблизи поверхности земли могут быть турбулентными и ламинарными.

В солнечный день почва и воздух вблизи нее теплее верхних слоев воздуха, поэтому поднимающиеся потоки теплого воздуха поддерживают атмосферу в состоянии турбулентности. В ясную ночь земля охлаждается быстрее, и холодный воздух вблизи земли плохо перемешивается с более теплыми верхними слоями, ветер у поверхности земли стихает. В период зимнего антициклона, особенно когда дым или туман ослабляют солнечное тепло, такое устойчивое состояние может наблюдаться в течение всего дня.

В облачную погоду солнечная радиация минимальна, и температурный градиент становится нейтральным или адиабатическим. Температура воздуха с высотой падает за счет охлаждения поднимающегося воздуха при адиабатическом расширении.

Наибольшее воздействие на распространение выбросов загрязняющих веществ оказывают изменения температуры по вертикали. В тропосфере с увеличением высоты температура обычно понижается (в среднем на 4-8 0С на 1 км), а в нижних слоях атмосферы (до высоты 1-2 км) температура может повышаться с увеличением высоты в течение достаточно существенных промежутков времени. Этот эффект называется температурной инверсией. Стабильность атмосферы, способность ее структуры подавить вертикальные перемещения воздуха зависят от распределения температуры воздуха по вертикали, причем подвижность атмосферы увеличивает вертикальное перемещение воздуха с преимущественно восходящим потоком.

При наличии адиабатического температурного градиента воздух охлаждается при восходящем перемещении (на 1 0С на каждые 100 м для сухого воздуха и на 0,6 0С - для влажного). Если с увеличением высоты воздух охлаждается с большой скоростью (сухоадиабатическое распределение температуры), то собственная подвижность атмосферы ускоряет его перемещение по вертикали. При сухоадиабатическом температурном распределении возможны следующие температурные градиенты: воздух охлаждается менее чем на 1 0С на каждые 100 м перемещения по вертикали; температура воздуха остается постоянной (изотермический градиент); инверсия - увеличение температуры в восходящем потоке. При этих трех типах сухоадиабатического распределения температуры перемещение воздуха по вертикали подавляется (в наибольшей степени в режиме инверсии).

Если температура выбрасываемого из трубы газа значительно выше температуры окружающего воздуха, над трубой наблюдается восходящий столб дыма и вместо истинной высоты трубы при расчетах приземных концентраций следует брать эффективную высоту, которая учитывает этот эффект.

Большое влияние на распространение примесей в атмосфере оказывает неровность рельефа местности. В холмистой местности концентрация вредных примесей в атмосфере большей частью выше, чем над равниной. При одних и тех же перепадах уровней подстилающей поверхности относительные изменения концентрации значительно больше в местности с пониженными формами рельефа, где часто наблюдаются застои воздуха. Особенно большое значение этот факт имеет место для низких источников.

Основным документом, регламентирующим расчет рассеяния выбросов загрязняющих веществ в атмосфере и определение приземных концентраций вредных веществ, является ОНД-86 Госкомгидромета. По ОНД-86 определяется возможное опасное загрязнение приземного слоя атмосферы - максимальная приземная концентрация вредных веществ См (мг/м3), которая может установиться при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ). К НМУ относят опасную скорость ветра и интенсивный вертикальный турбулентный обмен, при которых концентрации достигают максимальной величины. Все предприятия должны разработать мероприятия, которые позволят снизить количество выбросов вредных веществ при наступлении НМУ.

Санитарно-защитные зоны

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - это особая функциональная зона, отделяющая предприятие от селитебной зоны либо от иных зон функционального использования территории с нормативно закрепленными повышенными требованиями к качеству окружающей среды.

Разработка проектов и организация СЗЗ выполняются с целью предотвращения или ослабления негативного воздействия производственных объектов на окружающую среду и здоровье населения, определения возможности сохранения предприятия, применяемой технологии и объемов производства в условиях города, а также принятия экономически и технически оправданных, социально и экологически целесообразных проектных и строительных решений.

Разработка проектов СЗЗ должна выполняться в соответствии с законодательством Российской Федерации и других нормативных актов России. В условиях города Москвы необходимо также руководствоваться законодательными и нормативными актами Москвы.

Установление границ СЗЗ производится по совокупности всех видов техногенных воздействий объекта на окружающую среду и здоровье населения.

По экологически опасным производственным объектам (при необходимости и по другим объектам) дополнительно предусматриваются требования по установлению воздействия на окружающую среду и население и за пределами СЗЗ (зоны ограничения застройки, охранные зоны, зоны наблюдения).

Основные требования к установлению СЗЗ

СЗЗ устанавливается с целью снижения загрязнения атмосферного воздуха, уровня шума и других факторов негативного воздействия до предельно допустимых значений на границе с селитебными территориями за счет обеспечения санитарных разрывов и озеленения территорий.

В СЗЗ действует режим ограниченной хозяйственной деятельности.

Основные правила установления регламентированных границ СЗЗ сформулированы в СанПиН «Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация предприятий, планировка и застройка населенных мест».

Регламентированный размер СЗЗ определяется, прежде всего, классом предприятия или производства по приведенной в СанПиН классификации. Этот класс зависит от характера производства, определяющего состав вредных воздействий, диапазон удельных выбросов и др. В ряде случаев размеры СЗЗ дифференцированы по мощности производства.

В соответствии с этой классификацией большинство производств, предприятий и объектов может быть отнесено к одному из 5-ти классов. Для объектов (предприятий, производств), отнесенных к какому-либо из этих классов, в СанПиН установлены следующие размеры СЗЗ:

для объектов I - го класса - 1000 м;

для объектов II - го класса - 500 м;

для объектов III - го класса - 300 м;

для объектов IV - го класса - 100 м;

для объектов V - го класса - 50 м.

Эти размеры СЗЗ для предприятий называются нормативными.

Размер СЗЗ устанавливается с учетом возможностей перспективного развития.

Если действующие на предприятии производственные процессы не сопровождаются выделением загрязняющих веществ или вредных воздействий (шума, излучения и т.д.) не являются пожаро - и взрывоопасными и не требуют устройства железнодорожных подъездных путей, то для него по решению МГЦ ГСЭН СЗЗ для него устанавливается минимальный размер СЗЗ. При размещении такого предприятия в пределах селитебной территории расстояние от границ занимаемого им участка до жилых домов следует принимать не менее 50 м.

Для отдельных объектов коммунального назначения в г. Москве временно утверждены размеры СЗЗ 25 м, если они подтверждаются расчетами и натурными замерами.

Размеры СЗЗ предприятия (группы предприятий) определяются в направлении жилой застройки и других зон с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды, расположенных вокруг предприятия. Набор зон, в направлении которых устанавливаются СЗЗ для конкретного предприятия (группы предприятий), так же как и критерии их выбора (в частности, расстояния от предприятия) определяются по согласованию с территориальными органами Минздрава России в зависимости от класса предприятия.

Вопрос о необходимости установления СЗЗ в других направлениях решается по согласованию с МГЦ ГСЭН с учетом возможности строительства на соответствующих территориях жилья или возникновения других зон с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды.

В том случае, если для имеющихся или вводимых технологических процессов расчеты загрязнения атмосферы, уровней шума и др. размеры СЗЗ для предприятия получаются больше, чем нормативные, то необходимо пересмотреть проектные решения и обеспечить выполнение требований норматива за счет уменьшения количества выбросов вредных веществ в атмосферу, минимизации шума и других видов воздействий. Если же и после дополнительной проработки не выявлены технические возможности обеспечения размеров СЗЗ, требуемых по нормативам, то размер СЗЗ принимается в соответствии с результатами расчета загрязнения атмосферы, уровней шума и др. и расчетные данные подтверждаются натурными замерами по согласованию с МГЦ ГСЭН.

Допускается корректировка размеров СЗЗ с учетом розы ветров (при существенных румбовых отклонениях преобладающих направлений ветров) в сторону увеличения по сравнению с установленными нормативными размерами. Увеличение размеров СЗЗ за счет поправки на розу ветров рекомендуется использовать только для ограничения нового жилищного строительства на территории между нормативной и откорректированной в сторону увеличения с учетом розы ветров СЗЗ.

Уменьшение размеров СЗЗ может быть произведено в следующих случаях:

объективном доказательстве стабильного достижения уровней техногенного воздействия на окружающую среду и население ниже нормативных требований по материалам систематических (не менее чем годовых) лабораторных наблюдений за состоянием воздушной среды;

подтверждении замерами снижении уровней шума и уровней воздействия других физических факторов в пределах селитебной территории ниже гигиенических нормативов;

перепрофилировании (реконструкции , модернизации и т.п.) предприятия с соответствующим уменьшением категории санитарной опасности объекта;

- не допускается сокращение величины СЗЗ только на основании данных, полученных расчетным путем, без натурных замеров.

Причинами, обусловливающими необходимость увеличения размера СЗЗ или создания индивидуальных зон для отдельных предприятий и промышленных комплексов сверх установленных нормативов по санитарной классификации производств, являются:

- превышение допустимых уровней воздействия по любому фактору за пределами требуемой СЗЗ по материалам лабораторного контроля при невозможности снижения уровня загрязнения техническими средствами;

- наличие новых, недостаточно изученных, не имеющих аналогов в стране и за рубежом технологий.

В границах СЗЗ и на территории промышленных площадок запрещается размещать предприятия пищевой промышленности, а также по производству посуды, тары, оборудования и т.д. для пищевой промышленности, склады готовой продукции, предприятия по производству воды и напитков для питьевых целей, комплексы водопроводных сооружений для подготовки и хранения питьевой воды.

В СЗЗ запрещается размещение объектов для проживания людей. СЗЗ или какая-либо ее часть не могут рассматриваться как резервная территория объекта и использоваться для расширения промышленной или жилой территории без соответствующей обоснованной корректировки границ СЗЗ.

В зависимости от характеристики основных выбросов для предприятий, по которым ведущим для установления СЗЗ фактором является химическое загрязнение атмосферы, граница СЗЗ устанавливается от границы предприятия.

Если одновременно производится проектирование СЗЗ нескольких предприятий, расположенных на смежных площадках, и установленные на основании расчетов загрязнения атмосферы, других видов воздействий и санитарной классификации их СЗЗ пересекаются или примыкают друг к другу, необходимо выполнить разработку проекта единой СЗЗ для всей группы.

Расчет такой СЗЗ должен производиться в следующей последовательности:

определение СЗЗ для каждого предприятия без учета фона;

определение общей СЗЗ группы смежных предприятий, граница которой производится в виде огибающей расчетных границ СЗЗ от каждого из предприятий;

определение СЗЗ для всех предприятий вместе с учетом фона.

Определение расчетной границы СЗЗ по показателям загрязнения атмосферного воздуха

По фактору воздействия на качество атмосферного воздуха выбросов в атмосферу загрязняющих веществ предприятием (производством, группой предприятий и т.д.) при определении СЗЗ предприятия следует учитывать те зоны с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды в окрестности предприятия (в т.ч. селитебные зоны), которые попадают в зону влияния (ЗВ) выбросов предприятия. При этом размеры зоны влияния определяются непосредственно от источника загрязнения атмосферы (ИЗА) как с организованными выбросами (трубы, шахты и т.д.), так и с неорганизованными выбросами (неплотности оборудования, пруды-отстойники, автотранспорт предприятия, погрузочно-разгрузочные работы и др.).

Проведению расчетов загрязнения атмосферы с целью проверки достаточности нормативной СЗЗ должна в обязательном порядке предшествовать проверка и обоснование достоверности исходных данных (величин выбросов) и полноты использования возможностей по снижению выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу и других способов уменьшения их вредного воздействия на качество окружающего воздуха прилегающих территорий.

Если для проектируемого предприятия (групп предприятий) в результате проведенных расчетов загрязнения атмосферы (включающих в себя также корректировку размеров СЗЗ с учетом розы ветров) выяснилось, что нормативные размеры СЗЗ недостаточны, т.е. за пределами нормативной СЗЗ отмечаются приземные концентрации больше нормативно допустимых, то необходимо пересмотреть проектные решения с целью выполнения требований критериев качества атмосферного воздуха за пределами нормативной СЗЗ за счет уменьшения количества выбросов вредных веществ атмосферу и других воздухоохранных мероприятий. Увеличение высоты выброса для улучшения условий рассеивания в г. Москве не допускается. Если не выявлены технические возможности обеспечения требуемого качества атмосферного воздуха за пределами нормативной СЗЗ, то размеры СЗЗ могут быть скорректированы в соответствии с результатами расчета загрязнения атмосферы или разработкой мероприятий по перепрофилированию предприятий или выводу особо вредных цехов на другие территории.

При необходимости размещения новых производств на площадках существующих предприятий, расположенных поблизости от зон с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству атмосферного воздуха, возможность их строительства должна быть подтверждена анализом фоновых уровней загрязнения атмосферы, натурными замерами концентраций загрязняющих веществ в атмосфере и расчетами ожидаемого загрязнения воздуха.

Исходными данными при определении внешних границ СЗЗ предприятия (группы предприятий) по фактору вредного воздействия на качество атмосферного воздуха выбросов в атмосферу:

картографические материалы;

сведения о характере производств, функционирующих на предприятии (группе предприятий), их мощности;

данные о параметрах источников загрязнения атмосферы;

физико-географические характеристики района расположения предприятия;

сведения о зонах (территориях) с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды.

Используемые при установлении размеров СЗЗ картографические материалы (М 1:200 - М 1:2000) должны позволять определить с достаточной точностью (как правило, с точностью до 1 метра) положение на местности:

границ предприятия;

зон жилой застройки и других зон с нормативно определенными повышенными требованиями к качеству окружающей среды;

источников загрязнения атмосферы;

характерных форм рельефа (гор, рек, озер и т.п.), а также должны позволять определить (при необходимости) абсолютную отметку высоты любой точки местности в радиусе до 50-ти наибольших высот труб предприятия (групп предприятий).

Сведения о характере и масштабе производств должны быть достаточны для определения класса предприятия (предприятий) в соответствии с классификацией или нормативных размеров СЗЗ в соответствии с используемыми нормативными документами.

В качестве характеристик физико-географических условий района расположения предприятий используются сведения:

1. о метеорологическом режиме района, в частности:

а) значение коэффициента А, используемого в схеме расчета загрязнения атмосферы и определяемого в соответствии с методикой ОНД-86 (п.2.2)

б) средняя максимальная температура атмосферного воздуха наиболее жаркого месяца в году, Твт (оС);

в) средняя температура атмосферного воздуха наиболее холодного месяца года, Твх (оС);

г) значение скорости ветра, И5, превышаемой, по средним многолетним данным не более 5% случаев в году;

д) среднегодовая повторяемость ветров различных направлений (роза ветров - восьмирумбовая);

2. о фоновом загрязнении приземного слоя воздуха по данным регулярных наблюдений на постах Росгидромет, в случае отсутствия данных - по результатам сводных расчетов загрязнения атмосферы в городе (регионе), проведенным согласно ОНД-86 с учетом воздействия промышленности и автотранспорта;

3.о рельефе местности в виде карт района расположения предприятия с нанесенными изогипсами; в том случае, когда перепады высот в радиусе 50-ти наибольших высот источников загрязнения атмосферы, Нмах0, не превышают 50 м на 1 км, такие карты не нужны.

Построение нормативной СЗЗ предприятия (группы предприятий) начинается с определения класса предприятия по санитарной классификации. Если в этой классификации таких предприятий нет, то определяются классы отдельных производств предприятия.

Для каждого ИЗА определяется нормативный размер СЗЗ, соответствующий или классу предприятия или классу того производства, от источников, воздействия которого распространяется загрязняющее вещество.

Затем проводятся расчеты загрязнения атмосферы с целью определения зоны влияния выбросов предприятия (группы предприятий) на загрязнение приземного слоя атмосферы как зоны, вне которого максимальные приземные расчетные концентрации не превышают 0,05 ПДК.

Границы полученной по расчетам зоны влияния выбросов предприятия наносятся на ту же карту местности, на которую нанесены зоны с нормативно повышенными требованиями к качеству окружающей среды, в том числе зоны жилой застройки. Допускается исключение одного или нескольких отдельно расположенных мелких источников организованных и неорганизованных выбросов, если эти источники остаются в пределах определенной без их учета СЗЗ и при расчетах показано, что вклад этих источников в расчетную концентрацию не превышает 5% ее величины на границе СЗЗ, определенной после их включения.

Рассмотренные мероприятия могут снизить экологическую нагрузку на окружающую среду и уменьшить риск заболеваний для населения промышленных районов.

Методы и способы защиты водного бассейна

Поступление в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод может привести к их загрязнению нерастворимыми, эмульгированными веществами, к ухудшению физических или физико-химических свойств воды и изменению её состава. Под влиянием этих веществ может ухудшаться вкус, запах, цвет, прозрачность воды, нарушаться существующее равновесие между свободным и связанным диоксидом углерода, что вызовет изменение активной реакции и сдвиг рН в кислую или щелочную область.

Такие последствия выдвигают на первый план задачи защиты водных объектов от загрязнения сточными водами, разработки эффективных технических решений по предотвращению поступления в них токсичных веществ со сточными водами. Эти задачи решаются разработкой, проектированием и созданием на промышленных и коммунальных предприятиях надежных систем канализации и очистки сточных вод, которые должны обеспечивать не только удаление из них вредных примесей, но и, по возможности извлечение из них ценных веществ с целью утилизации.

Качество воды - это совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленном производстве, сельском хозяйстве, коммунальном водоснабжении, а также обеспечивающих предотвращение нарушения или уничтожения биоценозов. Выполнение задачи сохранения стабильного качества воды в объектах водного бассейна достигается только при отведении в них всех сточных вод после надлежащей очистки с доведением их качества до показателей, обеспечивающих предотвращение изменения качества воды водных объектов.

Нормирование сбросов вредных веществ. При решении проблем защиты водного бассейна прежде всего рассматривается степень предельно допустимого загрязнения воды водного объекта и способность его к нейтрализации примесей (ПДК).

ПДК ПРИМЕСЕЙ в воде водного объекта - нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, рыбохозяйственного и других видов водопользования. ПДК - это такая концентрация вредных веществ, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования.

Санитарное состояние водных объектов и качество воды их у мест водопользования должны соответствовать нормативным показателям, т.е. ПДК.

Для веществ, загрязняющих воду водного объекта, установлено раздельное нормирование по ПДК. Для характеристики чистоты воды водоемов кроме ПДК используется и другой норматив: ЛИМИТИРУЮЩИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ВРЕДНОСТИ, отражающий приоритетность требований к качеству воды.

В водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения в основу нормирования ПДК веществ положены преимущественно санитарно-токсилогический, общесанитарный и органолептический лимитирующие признаки, а в водоемах рыбохозяйственного назначения - в основном токсилогический, и отчасти - органолептический признаки. Что касается ПДК вредных веществ в воде водных объектов, то соответственно лимитирующим показателям вредности существуют 2 вида ПДК: - для воды водоемов I категории и

- для воды водоемов II категории.

ПДС загрязняющего вещества - масса этого вещества в отводимых в водоем сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды (ПДК) в контрольном створе.

ПДС устанавливаются исходя из ПДК вредных веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водоема и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ. При поступлении в водоем нескольких веществ с одинаковым лимитирующим признаком вредности, с учетом количества примесей, поступающих сюда же с предприятий, расположенных выше (по течению), сумма отношений фактических концентраций этих веществ С1, С2,………Сn, к их ПДК не должна превышать единицы, т.е.:

...