- •Предисловие
- •Введение
- •1.1 Предмет и задачи курса экологии. История развития экологических идей
- •1.2 Подходы к проблеме взаимоотношения человека и природы в современной экологии. Экологические “законы” Барри Коммонера
- •1.3 Структура современной экологии
- •1.4 Экологическое сознание и экологическое образование
- •2.1 Биосфера, ее состав, строение и границы
- •2.2 Учение в. И. Вернадского об эволюционном развитии биосферы
- •2.3 Основы аутэкологии
- •2.3.1 Организм как самовоспроизводящаяся открытая система
- •2.3.2 Организм и среда
- •2.3.3 Экологические факторы среды
- •2.3.4 Взаимодействие экологических факторов
- •2.4 Экология популяций (демэкология)
- •2.4.1 Популяция как основной элемент эволюции живого
- •2.5 Основы синэкологии
- •2.5.1 Типы взаимоотношений между организмами
- •2.5.2 Экосистема как сообщество живых организмов и среды их обитания
- •2.5.3 Стабильность и развитие экосистем
- •2.5.4 Состав и функциональная структура экосистемы
- •2.6 Материальный и энергетический баланс биосферы
- •2.6.1 Потоки вещества и энергии в экосистеме
- •2.6.2 Круговорот вещества в природе
- •3.1 Понятие о загрязнении окружающей среды
- •3.2 Классификация и источники загрязнения
- •Загрязнение среды
- •3.3 Экологические кризисы в истории человечества
- •3.4 Классификация природных ресурсов
- •3.5 Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов
- •3.6 Особо охраняемые природные территории и объекты как природно-заповедный фонд рф
- •4.1 Динамика урбанизации
- •4.2 Урбанизация в России
- •4.3 Город как искусственная среда обитания
- •4.4 Проблемы экологии и безопасности городской среды
- •5.1 Правовые аспекты охраны природы. Законодательные акты России
- •5.2 Органы экологического управления рф
- •5.3 Экологические функции правоохранительных органов рф
- •5.4 Управление природоохранной деятельностью предприятий
- •5.5 Ответственность за экологические правонарушения
- •5.6 Принципы и задачи экоаудита
- •5.7 Экологические фонды. Экологическое страхование
- •5.8 Инвестиции в решении экологических проблем (опыт Всемирного банка)
- •5.9 Национальные и глобальные уровни экологических проблем
- •6.1 Понятие о качестве окружающей природной среде
- •6.2 Стандартизация в области охраны окружающей среды
- •6.3 Принципы обеспечения качества окружающей среды
- •6.4 Мониторинг окружающей природной среды
- •6.4.1 Понятие мониторинга, его виды
- •6.4.2 Классификация видов мониторинга
- •6.5 Экологическая экспертиза и экологический контроль
- •6.6 Критерии оценки качества окружающей среды
- •7.1 Особенности экономического механизма охраны окружающей среды
- •7.2 Лицензирование, договор и лимиты на природопользование
- •7.3 Платежи за природопользование
- •Расчет платы за загрязнение окружающей природной среды
- •7.4 Система стимулирования природоохранной деятельности
- •7.5 Экология и инновационная деятельность
- •8.1 Принципы международного сотрудничества
- •8.2 Международное сотрудничество и национальные интересы России в сфере экологии
- •8.3 Экологические стратегии. Идеология биоцентризма как путь к устойчивому развитию человечества
- •9.1 Методы обеспечения чистоты атмосферы
- •9.1.1 Главные направления обеспечения чистоты атмосферы
- •9.1.2 Очистка воздушных выбросов от газо- и парообразных загрязнений
- •9.1.3 Аппараты и системы очистки выбросов от пыли
- •9.2 Методы очистки сточных вод
- •9.2.1 Классификация сточных вод
- •9.2.2 Механическая очистка сточных вод
- •9.2.3 Химические методы очистки сточных вод
- •9.2.4 Физико-химическая очистка сточных вод
- •9.2.5 Биологический метод очистки сточных вод
- •9.3 Современные технологии утилизации и переработки твердых бытовых и промышленных отходов
- •Приложение
- •Список сокращений
9.1.2 Очистка воздушных выбросов от газо- и парообразных загрязнений
Газо- и пароочистные установки позволяют обезвредить технологические и вентиляционные выбросы безилиспоследующей утилизацией примесей. В первом случае производится так называемая санитарная газоочистка, во втором – промышленная (с возвратом в производство продукта очистки).
В целях очистки выбросов от газообразных примесей применяют методы абсорбции, адсорбции, хемосорбции, каталитического и термического окисления.
Абсорбция– очистка выбросов, основанная на поглощении жидкостью (абсорбентом) вредных газов и паров, содержащихся в выбросах. Решающим условием для применения метода абсорбции является растворимость газов и паров в абсорбенте. Для удаления из выбросов таких газов, как аммиак, хлористый или фтористый водород в качестве абсорбента применяют воду.
Адсорбция основана на селективном (избирательном) поглощении вредных газов и паров твердыми адсорбентами, имеющими развитую микропористую структуру. В качестве адсорбентов, как поглотителей, применяют вещества, имеющие большую площадь поверхности на единицу массы. К подобным веществам относятся активированный уголь, простые и комплексные оксиды (активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические неолиты и пр.). Поверхность адсорбции очень велика: для некоторых материалов она достигает нескольких квадратных метров на грамм (для силикагеля) и даже несколько сотен квадратных метров на грамм – для активированного угля. Адсорбенты применяются для очистки промышленных выбросов от метана, эфира и других примесей, а также для очистки выхлопных газов автомобилей.
Хемосорбция основана на поглощении газа жидкими поглотителями с образованием малолетучих химических соединений. Молекулы загрязняющих веществ могут абсорбироваться жидкой поверхностью физически либо взаимодействовать с абсорбентом и превращаться в другие вещества. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми. Поэтому при последующем повышении температуры раствора образовавшееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов.Примером хемосорбции может служить очистка газо- воздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково- щелочного раствора и получением побочного продукта – серы.
Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вещества в присутствии катализаторов. Иногда образующиеся продукты каталитического превращения остаются достаточно токсичными, однако они легко удаляются из системы в виде утилизируемых в дальнейшем продуктов.
Термический метод предусматривает высокотемпературное сжигание вредных примесей, которые содержатся в технологических выбросах. Его применяют для удаления, например, углеводородов, монооксида углерода и др. Для осуществления дожигания (реакции окисления) необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода.
9.1.3 Аппараты и системы очистки выбросов от пыли
Воздушные выбросы очищают от пыли методами:
– сухой механической очистки;
– мокрой очистки;
– фильтрации;
– электрической очистки.
Все аппараты очистки (пылеуловители) не зависимо от метода очистки, а в зависимости от размеров улавливаемых частиц и эффективности их улавливания, разделяются на пять классов. К 1-му классу относятся пылеуловители, в которых происходит эффективная очистка воздуха от пыли частицами размером более 0,3–0,5мкм, ко 2-му – более 2,0, к 3-му – более 4,0, к 4-му – более 8,0 и к 5-му более 20 мкм.
При сухой механической очистке применяются различные пылеосадительные камеры и аппараты сухой инерционной очистки.
Пылеосадительные камеры используют для очистки от крупных частиц пыли и применяют в основном для предварительной очистки воздуха. В пылеосадительных камерах за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает, вследствие чего частицы пыли выпадают под действием сил тяжести. Эффективность улавливания в пылеосадительных камерах зависит от времени пребывания газов в камере и расстояния, проходимого частицами под действием гравитационных сил. В свою очередь время пребывания газов зависит от объема камеры и скорости потока.
Эффективными пылеуловителями являются инерционные аппараты, в которых пылевой поток резко изменяет направление своего движения, что способствует выпадению частиц пыли. К ним относятся аппараты, в которых действие удара о препятствие используется в большей степени, чем инерция. Широко распространенными инерционными пылеуловителями являются циклоны. В них частицы пыли движутся вместе с вращающимся газовым потоком и под воздействием центробежных сил оседают на стенках. Циклоны широко применяются для улавливания частиц размерами около 10 мкм. Эффективность улавливания пыли в сухих циклонах составляет 85–90%. По конструкции они подразделяются на циклические, конические и прямоточные.
К аппаратам мокрой очисткивентиляционных выбросов и дымовых газов относятся газопромыватели (полые, насадочные, тарельчатые), мокрые аппараты центробежного и ударно- инерционного действия (ротоклоны), скоростные газопромыватели (трубы Вентури) и др. Общим для аппаратов мокрой очистки является то, осаждение частиц происходит на каплях или пленках жидкости. Различные аппараты отличаются друг от друга способом подвода орошающей жидкости, конструкцией элементов для распыленияжидкости, скоростью прохождения очищаемого потока через аппарат. Эффективность очистки мокрых пылеуловителей составляет 90–95%.
В ряде случаев для очистки газового потока от взвесей применяют фильтры, в которых газовый поток проходит через волокно (фильтрующий материал), при этом частицы, обладающие инерцией, сталкиваются с ним и захватываются. Весьма эффективные тканевые и волокнистые фильтры изготавливают из очень тонких (5–10 мкм) стеклянных или асбестовых волокон или синтетических материалов. С течением времени на волокне образуется слой пыли, который удаляется встряхиванием или обратной продувкой.
Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки выбросов от взвешенных частиц являются электрические фильтры, в основе работы которых лежит осаждение взвешенных частиц под действием электрических сил.
Электрическая очистка является наиболее эффективным методом (КПД до 99%). Запыленный воздушный поток проходит через электростатическое поле, в котором частицы пыли приобретают электрический заряд, и осаждаются на электродах электрофильтра. Электрофильтры в основном применяют при очистке больших объемов газа, например, от мощных котельных агрегатов на современных ТЭЦ.