Борьба с загрязнением воздуха, управление качеством атмосферы

снижается урожайность большинства с/х культур вследствие повреждения листвы кислотами;

вымывается из грунта кальций, калий, магний, который вызывает деградацию фауны и флоры;

гибнут леса

отравляется вода озер и прудов, где гибнет рыба, исчезают насекомые;

исчезают водоплавающие птицы и животные, которые питаются насекомыми;

гибнут леса в горных районах, что вызывает селевые потоки;

ускоряется разрушение памятников архитектуры и жилищных зданий;

увеличивается количество заболеваний людей.

3. Очистка воздуха от примесей

Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия используют следующие меры:

- экологизацию технологических процессов;

- очистку газовых выбросов от вредных примесей;

- рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

- устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения.

Безотходная и малоотходная технология

Экологизация тех. процессов - это создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны биосферы от вредных газовых выбросов является переход к безотходному производству, или к безотходным технологиям. Под этим термином подразумевается создание оптимальных технологических систем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Такое производство не должно иметь сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов и не должно потреблять воду из природных водоемов. То есть понимают принцип организации и функционирования производств, при рациональном использовании всех компонентов сырья и энергии в замкнутом цикле.

Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален. Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей

Газовые выбросы классифицируются по организации отвода и контроля - на организованные и неорганизованные, по температуре на нагретые и холодные.

Организованный промышленный выброс - это выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы.

Неорганизованные называют промышленные выбросы, поступающие в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования. Отсутствие или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хранения продукта.

Для снижения загрязнения атмосферы от промышленных выбросов используют системы очистки газов. Под очисткой газов понимают отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.

Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очист ку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе.

Механическая очистка газов.

Очистка газов в сухих механических пылеуловителях

К сухим механическим пылеуловителям относятся аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: гравитационный (пылеосадительная камера), инерционный (камеры, осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия) и центробежный.

Гравитационное осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Гравитационное осаждение действенно лишь для крупных частиц диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не .выше 40-50%. Метод пригоден лишь для предварительной, грубой очистки газов.

Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи). Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.

Данные аппараты отличаются простотой изготовления и эксплуатации, их достаточно широко используют в промышленности. Но эффективность улавливания не всегда достаточна.

Центробежные методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны различных типов: батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители и др. Циклоны наиболее часто применяют в промышленности для осаждения твердых аэрозолей. Циклоны харак теризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц. Для циклонов высокой производительности, в частности батарейных циклонов (производительностью более 20000 м³/ч), степень очистки составляет около 90% при диаметре частиц d > 30 мкм. Для частиц с d = 5-30 мкм степень очистки снижается до 80%, а при d == 2-5 мкм она составляет менее 40%.

Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности, так как у них отсутствуют движущиеся части в аппарате и высокая надежность работы при температуре газов до 500⁰С, улавливание пыли в сухом виде, почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата, простота изготовления, высокая степень очистки.

Недостатки: высокое гидравлическое сопротивление, плохое улавливание частиц размером меньше 5мкм.

Для очистки газов используют также фильтры. Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие материалы. Фильтрующие перегородки состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы.

Гибкие пористые перегородки - тканевые материалы из природных, синтетических или минеральных волокон, нетканные волокнистые материалы (войлоки, бумаги, картон) ячеистые листы (губчатая резина, пенополиуретан, мембранные фильтры).

Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов. Ее преимущества - сравнительная низкая стоимость оборудования (за исключением металлокерамических фильтров) и высокая эффективность тонкой очистки. Недостатки фильтрации высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.

Очистка выбросов газообразных веществ промышленных предприятий

В настоящее время, когда безотходная технология находится в периоде становления и полностью безотходных предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами.

Промышленные способы очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить на четыре основные группы:

1. Метод абсорбции - заключается в поглощении отдельных компонентов газообразной смеси абсорбентом (поглотителем) в качестве которого выступает жидкость.

В качестве абсорбентов применяют воду, растворы аммиака, едких и карбонатных щелочей, солей марганца, этаноламины, масла, суспензии гидроксида кальция, оксидов марганца и магния, сульфат магния и другие вещества. Например, для очистки газов от аммиака, хлористого и фтористого водорода в качестве абсорбента используют воду, для улавливания водяных паров - серную кислоту, для улавливания ароматических углеводородов - масла.

Абсорбционные методы характеризуются непрерывностью и универсальностью процесса, экономичностью и возможностью извлечения больших количеств примесей из газов. Недостаток этого метода в том, что технологические схемы мокрой очистки, как правило, сложны, многоступенчаты и очистные реакторы (особенно скрубберы) име ют большие объемы.

2. Метод адсорбции - основан на улавливании вредных газовых примесей поверхностью твердых тел, высокопористых материалов, обладающих развитой удельной поверхностью. .

Промышленные адсорбенты, чаще всего применяемые в газоочистке, -- это активированный уголь, силикагель, алюмогель, природные и синтетические цеолиты (молекулярные сита). Основные требования к промышленным сорбентам -- высокая поглотительная способность, избирательность действия (селективность), термическая устойчивость, длительная служба без изменения структуры и свойств поверхности, возможность легкой регенерации. Чаще всего для санитарной очистки газов применяют активный уголь благодаря его высокой поглотительной способности и легкости регенерации.

Наиболее перспективны непрерывные циклические процессы адсорбционной очистки газов в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента, которые характеризуются высокими скоростями газового потока (на порядок выше, чем в периодических реакторах), высокой производительностью по газу и интенсивностью работы.

Общие достоинства адсорбционных методов очистки газов это глубокая очистка газов от токсичных примесей, сравнительная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство; таким образом осуществляется принцип безотходной технологии. Адсорбционный метод особенно рационален для удаления токсических примесей содержащихся в малых концентрациях, т. е. как завершающий этап санитарной очистки отходящих газов.

Недостатки большинства адсорбционных установок -- периодичность

3. Метод каталитического окисления - основан на удалении примесей из очищаемого газа в присутствии катализаторов.

Действие катализаторов проявляется в промежуточном химическом взаимодействии катализатора с реагирующими веществами, в результате чего образуется промежуточные соединения.

В качестве катализаторов применяют металлы и их соединения (оксиды меди, марганца и др.). Особенно широко этот метод используется для очистки выхлопных газов ДВС. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных методов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в безвредные соединения, присутствие которых допустимо в выхлопном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового потока.

Каталитические методы получают все большее распространение благодаря глубокой очистке газов от токсичных примесей (до 99,9%) при сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а также при весьма малых начальных концентрациях примесей. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и ма логабаритны.

Недостаток многих процессов каталитической очистки -- образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.

4.Термический метод заключается в очистке газов перед выбросом в атмосферу путем высокотемпературного дожигания.

Термические методы обезвреживания газовых выбросов применимы при высокой концентрации горючих органических загрязнителей или оксида углерода. Простейший метод -- факельное сжигание -- возможен, когда концентрация горючих загрязнителей близка к нижнему пределу воспламенения. В этом случае примеси служат топливом, температура процесса 750--900 °С и теплоту горения примесей можно утилизировать.

Когда концентрация горючих примесей меньше нижнего предела воспламенения, то необходимо подводить некоторое количество теплоты извне. Чаще всего теплоту подводят добавкой горючего газа и его сжиганием в очищаемом газе. Горючие газы проходят систему утилизации теплоты и выбрасываются в атмосферу. Такие энерготехнологические схемы применяют при достаточно высоком содержании горючих примесей, иначе возрастает расход добавляемого горючего газа.

Рассеивание пылегазовых выбросов в атмосферу.

При любом способе очистке, часть пыли и газов остается в воздухе, выбрасываемом в атмосферу. Рассеивание газовых выбросов используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня соответствующего ПДК. Используют различные технологические средства для осуществления процесса рассеивания: трубы, вентиляционные устройства.

На процессы рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности и т. д. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.

При невозможности достигнуть ПДК очисткой иногда применяют многократное разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Теоретическое определение концентрации примесей в нижних слоях атмосферы в зависимости от высоты трубы и других факторов связано с законами турбулентной диффузии в атмосфере и пока разработано не полностью.

Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб» служит лишь паллиативом, так как не предохраняет атмосферу, а лишь переносит загрязнения из одного района в другие.

Устройство санитарно-защитных зон

Санитарно-защитная зона - это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства.

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.

Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена и озеленена.

Различают 3 типа зон:

Круговые, при полном окружении предприятия жилой застройкой;

Секторные, при частичном окружении предприятия жилой застройкой и примыкания завода к естественной природной преграде.

Трапецеидальные, при отрыве предприятия от селитебной зоны.

Устройство сан-защитных зон - вспомогательное средство защиты, так как очень дорогостоящее мероприятие, это увеличение протяженности дорог, коммуникаций и т.д.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса в населенных пунктах с учетом направления ветра, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

4. Управление качеством атмосферы

Предприятия, выпускающие той или иной вид продукции, взаимодействуют с экосистемами, вызывая при этом их деградацию. Например, в результате загрязнения воздушного бассейна происходит разрушение рекреационных экосистем. Улучшения ситуации можно достичь при условии гармонизации отношений природных и технических комплексов и компонентов путем создания и эксплуатации эколого-экономической системы. Такая система представляет собой совокупность технических устройств и взаимодействующих с ними элементов природной среды, которые в ходе совместного функционирования обеспечивают, с одной стороны, высокие производственные показатели, а с другой -- поддержание в зоне своего влияния благоприятной экологической обстановки, а также максимально возможное сохранение и воспроизводство естественных ресурсов.

В эколого-экономической системе должен присутствовать особый блок управления, воспринимающий информацию о происходящих в природных системах изменениях, оценивающий возможные негативные последствия и передающий необходимую команду производственному предприятию. В качестве блока управления могут выступать органы власти или службы, например, служба охраны окружающей среды. В России в целях реализации ст. 41 Закона Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» было утверждено «Положение об оценке воздействия на окружающую среду в РФ».

Для повышения экономической заинтересованности предприятий и организаций, негативно влияющих на окружающую среду, в нашей стране введен принцип -- загрязнитель платит. Это означает, что каждое предприятие за выброс в атмосферу или сброс в воду загрязняющих веществ определенной номенклатуры платит установленную сумму. Однако этот подход недостаточно стимулирует внедрение на предприятиях и в коммунальной сфере природоохранного оборудования, так как цены на такое оборудование очень высоки.

За выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду и размещение отходов существуют два вида платежей:

· за выбросы загрязняющих веществ и размещение отходов в пределах установленных предприятию лимитов допустимых выбросов;

· за выбросы загрязняющих веществ и размещение отходов, превышающих эти лимиты.

Лимиты определяют исходя из экологической обстановки в регионе, экономических .возможностей предприятия и с учетом необходимости поэтапного достижения нормативов предельно допустимых выбросов.

На отечественных предприятиях мероприятиями по охране окружающей среды руководит главный инженер. Ему подчиняется служба главного энергетика, которая осуществляет эксплуатацию систем очистки. На некоторых предприятиях функционируют цеховые лаборатории, проводящие анализы, которые необходимы для контроля за выбросами и сбросами. Одной из попыток государственного регулирования природоохранной деятельности стал ГОСТ 17.0.0.04-90 «Экологический паспорт промышленного предприятия», в котором отражены данные о влиянии на окружающую среду всех элементов производства, представляемые по следующей схеме:

* сведения о применяемых предприятием технологиях;

* количественные и качественные характеристики используемых ресурсов: сырья, топлива, энергии (т.е. того, что предприятие потребляет);

* количественные характеристики выпускаемой продукции;

* количественные и качественные характеристики выбросов загрязняющих веществ предприятием.

С целью регулирования природопользования в нашей стране введены лимиты -- система эколого-экономических ограничений по: территориям; срокам и объемам предельных показателей использования природных ресурсов; выбросам и сбросам в окружающую природную среду загрязняющих веществ; размещению отходов. Лимитами для выбросов и сбросов загрязняющих' веществ служат нормативы качества природной среды:

· ПДВ -- предельно допустимые выбросы в атмосферу;

· ПДС -- предельно допустимые сбросы в водные источники;

· ПДК -- предельно допустимые концентрации;

· ПДН -- предельно допустимые нагрузки на природную среду (количество посетителей за одну экскурсию по заповеднику, нагрузка скота на единицу пастбищных угодий).

Виды, лимиты хозяйственной деятельности и экологические требования при использовании природных ресурсов фиксируются в лицензиях (разрешениях) на природопользование, выдаваемых органами управления.

Заключение

Оценка и прогноз химического состояния приземной атмосферы, связанного с природными процессами ее загрязнения, существенно отличается от оценки и прогноза качества этой природной среды, обусловленного антропогенными процессами. Вулканической и флюидной активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о минимизации последствий негативного воздействия, которое возможно лишь в случае глубокого понимания особенностей функционирования природных систем разного иерархического уровня, и, прежде всего, Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и пространстве, К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, космосом.

Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению.

Экологическая практика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбрать и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха.

Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды и компаниями, экономически не заинтересованными в повышении качества воздуха.

Улучшение качества воздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение.

Список использованных источников

1. Балашенко С. А., Демичев Д. М.. Экологическое право. М., 1999.

2. Вронский В.А. Прикладная экология. М. 1994.

3. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. /Под ред. С. Калверта и Г.Инглунда. - М.: «Металлургия», 1991.

4. Кормилицын В.И. и др. Основы экологии - М.: ИНТЕРСТИЛЬ, 1997.

5. Инженерная экология под редакцией профессора В. Т. Медведева Москва, 2002

Размещено на Allbest.ru