Викиди забруднюючих речовин в хімічному виробництві

Хімічне виробництво	Забруднюючі речовини
Сірчаної кислоти	Оксиди сірки, сірчана кислота
Азотної кислоти	Оксиди азоту
Хлору і гідрооксиду натрію	Хлор, хлорко що містить з'єднання
Віскозного волокна	Сірководень, дисульфіду вуглецю
Суперфосфату	Сполуки фтору
Фтористоводневої кислоти	’’
Фосфорної кислоти	’’
Складних добрив	Фтор
Целюлози	Гідросульфід, діоксид сірки
Очищеної нафти	Оксид вуглецю, альдегіди, вуглеводні, органічні кислоти, діоксид сірки, діоксид азоту

При видобутку і переробки мінеральної сировини атмосфера забруднюється в процесі подрібнення і випалення природних і штучних матеріалів, при якому в залежності від ефективності пиловловлювання в атмосферу може надходити до 2% перероблюваної маси матеріалу. Основний викид - пил, при тепловій переробки та плавленні може відбуватися газоподібний викид. Розтин родовищ, буріння та вибухові роботи, навантаження і розвантаження породи та корисної копалини, їх транспортування, дроблення і грохочення, переробка руди, видалення або складування відходів призводить до інтенсивного цвітіння. Істотними викиди, що виникають при збагаченні корисних копалин, що складаються з частинок самого корисної копалини і породи.

На вугільних шахтах і збагачувальних фабриках основними забруднювачами повітря прилеглих територій є гарячі породні відвали (терикони та ін.) Основними продуктами окислення та газифікації вуглистих порід териконів є СО₂, СО, SO₂, H₂S, Н₂, СН₄ та ін. Ці ж гази можуть бути присутніми у складі рудникового повітря, який у великих кількостях викидається в атмосферу з підземних виробок. Вважають, що в атмосферу Землі з підземних гірничих виробок шахт і копалень щорічно надходить близько 0,2 млрд. т. пилу, більше 27 млрд. м³ метану та 16,8 млрд. м³ вуглекислого газу. У Донецькому басейні 364 вугільні шахти викидають в атмосферу 3870 млн. м³/рік метану і 1200 млн. м³/рік вуглекислого газу, а всього по країні 701 шахта виділяє 6240 млн. м³/рік метану і 3300 млн. м³/рік СО₂.

Відкрита розробка родовищ корисних копалин зазвичай характеризується більш інтенсивним забрудненням атмосфери шкідливими речовинами: пилом та газоподібними продуктами, що утворюються при масових вибухах і роботі транспорту (СО, СО₂, NO_х, SO₂, вуглеводні, альдегіди). В кар'єрах Криворізького басейну щорічно утворюється до 11 тис. т. токсичних газів (у перерахунку на СО).

При виробництві будівельних матеріалів джерелами надходження в атмосферу твердих частинок є цементні заводи, вапняні печі, установки з виробництва магнезиту, печі з випалювання цегли, кар'єри, підприємства з випуску ізоляційних матеріалів, керамічні заводи, установки з виробництва асфальту; обладнання: дробарки, сушарки та млини , що обертаються і шахтні печі для випалення клінкеру, охолоджувачі клінкеру, цементні млини, пристрої для транспортування і відвантаження [5]. Склад твердих частинок цементних і вапняних заводів - карбонат кальцію, оксид кальцію, цементний клінкер, шлак, цемент, глина, вугілля та ін.

Найбільша частина газоподібних продуктів утворюється у виробництві цементу при випаленні клінкеру, проте вони рідко перевищують допустимі значення. При випалюванні цегли можуть виникнути викиди сполук фтору і діоксиду сірки, в скляній промисловості можливі викиди фтору і оксидів азоту.

У сільськогосподарському виробництві забруднюють атмосферу тваринницькі та птахівницькі ферми, промислові комплекси з виробництва м'яса, енергетичні та теплосилові підприємства, пестициди. У районі розташування приміщень для утримання худоби і птиці в атмосферне повітря можуть надходити і поширюватися на значні відстані аміак, сірковуглець та інші ганебні гази.

До джерел розповсюдження пестицидів відносяться склади, самі поля, на які в тому чи іншому вигляді вносяться пестициди та мінеральні добрива.

Розсіяння забруднюючих речовин в атмосфері. Серед процесів, що відбуваються в атмосферному повітрі при вступі в нього домішок, що викидаються різними підприємствами, слід виділити розсіяння цих домішок в атмосферному повітрі, внаслідок чого відбувається зниження їх концентрацій, причому зі збільшенням відстані від точки викиду ці концентрації знижуються до безпечних рівнів.

Природні джерела викиду в атмосферу (вулканічний попіл, дим пожарищ, грунтовий пил і так далі), а також штучні(викиди підприємств автотранспорту, порушення природного стану грунтів відкриттям і видобутком корисних копалин і так далі) сприяють постійному вступу шкідливих речовин як в приземні шари атмосфери (у своїй більшості), так і у більш високі зони, аж до стратосфери.

У міру видалення від джерела викидів шкідливі речовини і з'єднання розсіюються в атмосфері, за рахунок циркуляційних процесів переносяться на десятки і навіть тисячі кілометрів від місця викиду.

Розсіювання викидів в атмосфері - метод зниження концентрації шкідливих речовин в приземному шарі атмосфери до значень, що не перевищують гранично допустимих концентрацій, за рахунок турбулентної дифузії пило- і газоподібних домішок, що викидаються в атмосферу через висотні труби. На процес розсіювання викидів істотний вплив роблять стан атмосфери, розташування підприємств, характер місцевості, фізичні властивості викидів, висота труби, діаметр гирла та ін. Горизонтальне переміщення визначається в основному швидкістю вітру, а вертикальне - розподілом температур.

Клімат - це багаторічний режим погоди, обумовлений припливом сонячної радіації, характером підстилаючої поверхні і пов'язаними з ними вологооборотом і циркуляцією повітря. Клімат визначає первинні умови комфортності проживання в цій місцевості, формує режим водних ресурсів, впливає на родючість грунтів.

Основні характеристики - температура повітря і її перепади, тиск, вологість, вітровий режим.

Ландшафтно-географічні особливості місцевості багато в чому впливають на основні характеристики клімату(особливо на характер і рухливість повітря) і найчастіше слабо сприяють процесу розсіювання ЗВ в атмосфері. Цю дуже важливу обставину необхідно враховувати при розміщенні населених пунктів і виробництв.

Урбанізація природи - перетворення природних ландшафтів на штучні за рахунок спорудження будівель і споруд, транспортних і інших магістралей і трубопроводів, ЛЕП, вирубування лісів, видобутку корисних копалин, освоєння земель в з/х цілях. Зміна ландшафту робить помітний вплив на температурний і вітровий режим місцевості, змінює мікроклімат, особливо в містах. А в містах мешкає нині близько 50 % населення(у 1900 році - 14 %). У Європі - 79 % міського населення. У Латинській Америці 38 міст з населенням більше 1 млн. жителів (найбільший - Мехіко - 19 млн. чол, 1 місце у світі; Сан-Пауло - 18 млн. чол. - 3 місце). Саме густонаселене місто Європи - Барселона - 700 чол/га (Париж - 291 чол/га).

Великі населені пункти з їх інфраструктурою самі по собі є джерелами всіляких викидів в атмосферу, але, крім того, забудова не сприяє процесу розсіювання забруднюючих речовин (ЗВ).

Між тим розсіювання забруднюючих речовин - це вимушений і необхідний захід, вживаний при неможливості уловлювання ЗВ, з метою захисту населення і довкілля від шкідливого впливу компонентів ЗВ.

У промисловості для зменшення кількості викидів застосовують різні методи очищення і уловлювання ЗВ перед викидом їх залишків в атмосферу (чи скиданням у водні ресурси). На різних виробництвах середній рівень уловлювання ЗВ з викидів коливається від 85 % до 98 %. Більш високого рівня уловлювання досягти або украй складно, або економічно недоцільно. У зв'язку з цим частину забруднюючих речовин доводиться викидати в атмосферу.

Для поліпшення розсіювання ЗВ, зменшення впливу на якість довкілля ці викиди відбуваються через так звані організовані джерела викидів - як правило, це труби різного діаметру і висоти, спеціальної форми, через які природною тягою або примусово викидаються ЗВ. Чим вище труба, тим краще умови для винесення з житлової зони і розсіювання шкідливих домішок. Проте необхідно враховувати, що на будь-якому виробництві є і неорганізовані джерела викидів - через нещільність устаткування, відкриті вікна і двері, отвори в цехах і тому подібне частина викидів і ЗВ розсіюється слабо і в приземних шарах атмосфери, що найнебезпечніше для навколишнього простору і населення.

Джерела забруднення повітряного простору промисловими викидами можуть бути класифіковані таким чином.

За призначенням:

– технологічні, такі, що містять гази, що відходять, після їх уловлювання на установках;

– вентиляційні - місцеві відсмоктування і загальнообмінна вентиляція.

За місцем розташування:

– незатінені (високі) або точкові, видаляючі забруднення на висоту, що перевищує будівлю в 2,5 разу;

– затінені (низькі) на висоті менше 2,5 висоти будівлі;

наземні - відкрито розташоване технологічне устаткування.

По геометричній формі:

– точкові(труби, шахти і тому подібне);

– лінійні(аераційні ліхтарі, вікна, факела і так далі).

По режиму роботи : безперервної і миттєвої дії; залпові і миттєві.

По дальності поширення : внутрішньомайданчикові, позамайданчикові.

Якщо узяти в цілому історичну епоху до порівняно недавнього часу, коли переважали природні джерела забруднення, то очевидно, що атмосфера(і гідросфера) змінювалися трохи і дуже повільно. Внаслідок цього усе живе на планеті встигало адаптуватися до умов, що змінюються, і тому процеси самозбереження організмів протистояли тим можливим діям, пов'язаним з хімічними, фізичними, біологічними змінами довкілля.

Таким чином, якщо забруднюючі речовини (ЗР) в атмосфері і інших середовищах не роблять ніякого шкідливого впливу, це називається фоновим забрудненням середовища, а кількість ЗР на одиницю об'єму(ваги) називається фоновою концентрацією ЗР.

Живий організм може протистояти дії ЗР до певної межі кількості (концентрації) ЗР, а кожному елементу в природі здоровий організм протистоїть до певної міри його концентрації в силу різної міри дії цих речовин на організм, тому ГДК для кожного елементу або з'єднання різні. Зазвичай ГДК виражається в % до об'єму середовища, або в мг/м³ або мг/л.

У різних країнах прийняті різні ГДК для одних і тих же речовин або з'єднань, наприклад для SO₂ ГДК: в США - 4,4мг/м³, в Німеччині - 0,75мг/м³, в Росії - 0,05мг/м³, в Україні 0,5 мг/м³.

Встановлення ГДК і суворий контроль за дотриманням його норм є основним засобом захисту середовища і людини від шкідливих викидів.

ЗР здатні мігрувати з одного середовища в інше(атмосфера - опади - грунт - розпилювач - продукти харчування - біота і людина), тому важливо контролювати дотримання норм ГДК на усіх етапах, особливо в атмосфері, воді, продуктах харчування.

В цілях охорони умов життєдіяльності людини, місця існування рослин, тварин і інших організмів навколо промислових зон і об'єктів господарської і іншої діяльності, що впливають негативно на довкілля, створюються захисні і охоронні зони, у тому числі санітарно-захисні зони в кварталах, мікрорайонах міських і сільських поселень - території, зелені зони, що включають лісопаркові зони і інші зони з обмеженим режимом природокористування.

Захист сельбищних територій і інших об'єктів і зон містобудування від дії домішок(ЗР), що поступають в атмосферу разом з викидами підприємств або їх підрозділів, здійснюється вільними територіями - санітарно-захисними зонами(СЗЗ). Це території певної протяжності і ширини, розташовані між підприємствами(джерелами забруднення) і межами зон житлової забудови.

Універсальних методів захисту біосфери, що радикально вирішують проблему боротьби із забрудненнями, поки не існує, і тільки поєднання декількох науково обгрунтованих заходів у кожному конкретному випадку може привести до бажаного ефективного результату.

Розглянемо відомі методи захисту довкілля від промислових забруднень.

Технологічний метод - безпосередня дія на технологічні процеси, що є джерелами забруднення. При цьому проблема усунення забруднень вирішується радикально, але їх розробка і впровадження пов'язані з трудомісткими дорогими заходами: реконструкцією підприємств і зміною існуючої технології; значними капітальними витратами; проведенням спеціальних науково-дослідних проектно-конструкторських робіт; рішенням складних технологічних і організаційних завдань не лише науково-технічного, але і соціально-економічного плану.

Організаційно-технічний метод - зменшення концентрацій і рівнів забруднення на шляху їх поширення у біосфері. Цей метод припускає боротьбу за допомогою технічних засобів з тим, що вже утворився, в результаті існуючого технологічного процесу, забрудненням.

Планувальні заходи. Цей метод дозволяє за рахунок раціонального розміщення джерел забруднення понизити їх вплив на людину. Промислове підприємство повинне розташовуватися на височині, що добре продувається вітрами. Майданчик житлової забудови не має бути вищий за підприємство, інакше перевага високих труб для розсіювання промислових викидів практично зводиться нанівець. Взаємне розташування підприємств і населених пунктів визначається по середній розі вітрів(переважному напряму вітрів) теплого періоду року.

Виробничі будівлі і спорудження промислових підприємств зазвичай розміщують по ходу виробничого процесу. В той же час цехи, що виділяють найбільшу кількість шкідливих речовин, слід розташовувати на краю виробничої території з боку, протилежною до житлового масиву.

Засоби захисту атмосфери. На практиці реалізуються наступні варіанти використання засобів захисту атмосфери :

– локалізація токсичних речовин в зоні їх виробництва, очищення забрудненого повітря в спеціальних апаратах і його повернення у виробниче або побутове приміщення;

– локалізація токсичних речовин в зоні їх виробництва, очищення забрудненого повітря, технологічних і газових викидів або відпрацьованих газів в спеціальних апаратах, викид і розсіювання в атмосфері.

Класифікація апаратів очищення вентиляційних і технологічних викидів в атмосферу приведена на рис. 2.3.

рис. 2.3. Класифікація апаратів очищення вентиляційних технологічних газових викидів Таблиця 2.12

Основні характеристики пиловловлювачів

Розмір часток, мкм	Апарат	Ефективність очищення
40–1000	Пилоосаджувальні камери	до 0,75
5–1000	Циклони	0,85–0,95
0,05–100	Фільтри тканинні, волокнисті, мокрі	0,7–0,999
0,01–10	Електричні пиловловлювачі	до 0,999

Пиловловлююче устаткування відділяє тверді частки від газового потоку. Вибір методу і апарату для уловлювання пилу в першу чергу залежить від їх дисперсного складу.

Широке застосування для сухого очищення газів отримали циклони різних типів, що використовують інерційний механізм осадження пилу.