Антропогенные факторы загрязнения. Формы разного рода загрязнений. Антропогенные факторы, т.е. результаты деятельности человека, приводящие к изменению среды обитания можно рассматривать на уровне региона, страны или глобальном уровне.
Антропогенное загрязнение атмосферы приводит к глобальному изменению.
Главные источники аэрозолей — промышленность строительных материалов, производство цемента, открытая добыча угля и руд, черная металлургия и другие отрасли. Общее количество аэрозолей антропогенного происхождения, поступающих в атмосферу в течение года составляет 60 млн. тонн. Это в несколько раз меньше объема загрязнений естественного происхождения (пыльные бури, вулканы).
Гораздо большую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится 80-90% всех антропогенных выбросов. Это соединения углерода, серы и азота. Соединения углерода, прежде всего углекислый газ сам по себе не ядовит, но с накоплением его связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Кроме того выбрасывается угарный газ, в основном двигателями внутреннего сгорания.
Соединения азота представлены ядовитыми газами — окисью и перекисью азота. Они так же образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, при работе теплоэлектростанций, при сжигании твердых отходов.
Наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы соединениями серы, и прежде всего сернистым газом. Соединения серы выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное.
Эти отрицательные воздействия глобального масштаба усугубляются процессами опустынивания и вырубки лесов. Главный фактор опустынивания — это деятельность самого человека. Среди антропогенных причин — это избыточный выпас скота, вырубка лесов, чрезмерная и неправильная эксплуатация земель.
Формы разного рода загрязнений:
1.Химическое загрязнение атмосферы: а) Основные загрязняющие вещества б) Аэрозольное загрязнение в) Фотохимический туман (смог)
2.Химическое загрязнение природных вод: а) Неорганическое загрязнение б) Органическое загрязнение
3.Загрязнение Мирового океана: а) Нефть б) Пестициды в) СПАВ г) Канцерогены д) Тяжелые металлы е) Сброс отходов в море (дампинг) ж) Тепловое загрязнение
4.Загрязнение почвы а) Пестициды, как загрязняющий фактор б) Кислотные дожди
Атмосфера. Структкра атмосферы.
Наружная газовая оболочка, окутывающая Землю, называется атмосферой. Основные составляющие ее газы - азот и кислород. Из числа так называемых малых газов наиболее важны озон и углекислый газ. Современный газовый состав атмосферы находится в динамическом равновесии, которое поддерживается совместной деятельностью автотрофных и гетеротрофных организмов и различными глобальными геохимическими явлениями. Обычно атмосферу делят на три части. Нижняя часть - тропосфера. Ее толщина составляет 8-10 км над полярными широтами и 16-18 км над экватором. Данный атмосферный слой содержит примерно 90 % массы воздуха, а также основное количество атмосферных примесей. Здесь находится почти весь водяной пар, который образует облака. Следующий слой - стратосфера. Он распространен примерно до высоты 60 км. В этом слое находится особая прослойка с повышенной концентрацией озона - озоновый слой. И выше стратосферы располагается ионосфера, где воздух находится в ионизированном состоянии. Он имеет протяженность в сотни километров. В некоторых справочных изданиях можно встретить деление атмосферы на пять слоев. ТРОПОСФЕРА, СТРАТОСФЕРА, МЕЗОСФЕРА, ТЕРМОСФЕРА, ЭКЗОСФЕРА.
Слой воздуха высотой 50-100 м называют приземным. Здесь наиболее резко изменяются метеорологические факторы. В последнее время к наиболее актуальным экологическим проблемам относят загрязнение атмосферы вредными химическими веществами и разрушение озонового слоя. Однако некоторые ученые справедливо полагают, что человечество столкнулось еще с одним негативным явлением, таким, как загрязнение приземного слоя атмосферы и почвы избытком СО2. А то, что процентное отношение количества СО2 в атмосфере увеличивается (главным образом из-за негативного антропогенного воздействия - чрезмерного сжигания органического топлива) - уже установленный факт.
Углекислый газ обладает большей плотностью, чем кислород или азот. Поэтому слой СО2 плотно покрывает водный и почвенный покров Земли. Сам по себе углекислый газ является опасным компонентом атмосферы для всего живого. Зарегистрированное увеличение концентрации СО2 у поверхности Земли является причиной возникновения в одних местах сильнейших засух, а в других - опасных наводнений.
Биологическая очистка сточных вод.
В настоящее биологической очистке подвергается большинство промышленных и бытовых сточных вод перед их сбросом в водоемы. Принцип бологической очистки стоков состоит в том, что при некоторых условиях микробы способны расщеплять органику до простых веществ, таких как вода, углекислый газ, т.д.
Биологические методы очистки сточных вод могут быть разделены на два типа, по типам микроорганизмов, участвующих в переработке загрязнителей стоков: 1. аэробные биологические методы очистки промышленных и бытовых сточных вод (микроорганизмам при их жизнедеятельности необходим кислород) 2. очистка стоков анаэробными микроорганизмами (которые живут без кислорода).
Методы очистки сточных вод с участием аэробных бактерий разделяются по типу емкости, в котором происходит окисление стоков. Емкостью може быть и биопруд, и биологический фильтр, и поле фильтрации. Однако суть самого метода очистки сточных вод, а именно минерализация органики остается неизменной. В естественных условиях очистка сточных вод происходит на полях фильтрации и в биопрудах.
Поля фильтрации - это специальные участки, отведенные для сброса загрязненных сточных вод и заселенные почвенными аэробными бактериями. При попадании в почву, вредная органика сточных вод подвергаются окислению микроорганизмов, с конечным образованием углекислого газа и воды. Одновременно с процессами переработки органики сточных вод, имеет место синтез биомассы бактерий.
Аэробное оксидация в биопрудах является процессом минерализации органики сточных вод под действием бактерий, живущих в воде. Биопруды являются водными объектами, в которых создано благоприятные для жизни микроорганизмов условия, такие как малая глубина, большое количество водорослей, насыщающих воду кислородом и т.п. Строительство биопрудов может быть использовано и для очистки производственных сточных вод, и для очистки рек, впадающих в водохранилища.
Препятствием более широкого использования биопрудов и полей фильтрации является их сезонная работа, небольшая производительность по очистке стоков, необходимость отвода крупных площадей земли.
В процессе очистки сточных вод в биологических фильтрах обработка стоков микробами проходит в искусственных сооружениях. В данных сооружениях в течение длительного времени могут поддерживаться оптимальные параметры для жизни микроорганизмов - значения температуры, рН, концентрации кислорода в воде и т.д. Очистка сточных вод в биологических фильтрах имитирует очистку микроорганизмами стоков на почве. Очистка сточных вод в аэротенках аналогична очистке в водоемах.
Аэротенк - это емкость глубиной до 5-6 метров, которая имеет устройство нагнетания воздуха. Внутри аэротенка живут колонии микроорганизмов - на хлопьях ила. Данные колонии перерабатывают органику сточных вод. После аэротенков чистая вода подается в отстойники. В отстойниках происходит осаживание активного ила с его последующим частичным возвращением обратно в резервуар.
Биологический фильтр - это заполненная крупно зернистым материалом емкость. На частицах данного материала живут колонии микроорганизмов. Биологические фильтры легче обслуживать, нежели аэротенки. Они более надежны и способны переносить перегрузки по загрязнению и объему сточных вод. Как для любых биологических сообществ, для устройств биологической очистки стоков существуют предельные концентрации загрязнений, при превышение которых микроорганизмы могут погибнуть.
В случае, если сточные воды содержат высокие концентрации органики, наиболее перспективным методом очистки стоков является анаэробный метод. Преимущество данного метода очистки заключается в меньших эксплуатационных расходах, так как в этом случае нет необходимости проводить аэрацию воды.
Анаэробные реакторы, как правило, представляют собой металлические резервуары, содержащие минимумальное количество сложного нестандартного оборудования. Однако жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов связан с выделением в воздух метана, что требует организации специальной системы наблюденя его концентрации.
Указанные выше методы очистки сточных вод применимы, если концентрации определенных загрязняющих агентов не превышает допустимые величины. Как правило, необходимо проводить три-четыре ступени предварительной очистки стоков. Кроме этого для сброса очищенных сточных вод в водоемы после биоочистки бывает необходима их доочистка - например, при помощи озонирования.
Существуют и так называемые особые, некондиционные сточные воды, которые проблематично очистить с использованием современных технологий очистки стоков. Данные сточные воды подвергаются утилизации – закачке в естественные подземные резервуары. Однако утилизация сточных вод подобным способом возможна лишь в том случае, когда используемый для утилизации стоков подземный горизонт изолирован от горизонтов, используемых для хозяйственного и питьевого водоснабжения.
Биологическое потребление кислорода(БПК).
Биологическое потребление кислорода или биохимическая потребность в кислороде ( ВПК) равно количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени. Наряду с показателем ВПК установлен показатель ХПК - химическое ( бихроматное) потребление кислорода.
Определение биологического потребления кислорода ( ВПК), выполняемое обычным методом, позволяет оценить только количество разлагаемого органического вещества в пробе воды.
БПК является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами, он определяет количество легкоокисляющихся органических загрязняющих веществ в воде.
БПК – важнейший показатель сточных вод, необходимый для расчета и контроля работы очистных сооружений.
Биосфера. Компоненты биосферы. Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Биосфера — взаимоотношение всего живого с косными предметами и абиотическим фактором . Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Границы: в атмосфере –от поверхности Земли до высоты 18 км, в океане – до дна или до глубины 11км., и в литосфере – от нескольких метров до 4 км.
Структура Биосферы:Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вертикальные отстойники сточных вод
В зависимости от назначения отстойники подразделяются на первичные, которые устанавливают до сооружений биологической обработки сточных вод, и вторичные, которые устанавливают после этих сооружений.По конструктивным признакам отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные и радиальные. К отстойникам условно могут быть отнесены и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием происходит фильтрация сточных вод через слой взвешенных веществ.
Вертикальные отстойники представляют собой круглые или квадратные в плане резервуары с конусным или пирамидальным днищем. Вертикальные отстойники обычно предусматривают на станциях пропускной способностью до 50 000 м3/сут, а чаще —до 20 000 м3/сут и при низком уровне грунтовых вод.
Сточная жидкость подводится к низу рабочей части отстойника по центральной трубе.После выхода из трубы сточная жидкость движется снизу вверх к сливным желобам, по которым поступает в отводной лоток. Во время движения сточной жидкости по отстойнику из нее выпадают взвешенные вещества, удельный вес которых больше удельного веса воды. Взвешенные вещества выпадают за счет растекания струи и уменьшения скорости движения. Чем мельче частицы, тем больше должен быть радиус отстойника.Осадок удаляется самотеком (под гидростатическим напором столба воды) через иловую трубу, опущенную до основания отстойника. Нижнюю часть осадочной камеры делают конической или пирамидальной с углом наклона стенок к горизонту 50° для создания благоприятных условий сползания выпавшего осадка.
Осветленная вода отводится по сливному лотку (желобу), расположенному по периметру отстойника. На расстоянии 0,3—0,5 м от желоба устанавливают обычно полупогружную доску, которая задерживает всплывающие вещества. Для отстойников диаметром 6 м и более сборные желоба устраивают не только по периферии, но и радиально, что улучшает условия распределения воды в отстойнике и повышает эффект его работы.Вертикальные отстойники делают из железобетона. Эффект осветления жидкости в таких отстойниках практически не превышает 40%.
Взаимосвязь между основным свойством воды и равновесии в окружающей среде.
Вода обладает важными свойствами, которые обеспечивают жизнь на Земле: 1) высокая растворяющая способность; 2) полярность воды; 3) полная прозрачность; 4) анамально-высокая уд. теплота испарения (2263,8 Дж/гр); 5) способность испаряться при любой температуре; 6) малая сжимаемость; 7) источник кислорода. Способность при замерзании увеличиваться в 4 раза и уменьшаться при нагревании. Если условно распределить всю воду гидросферы по поверхности Земли, то она покроет ее на высоту 3 км.
Виды ПДК и их характеристики.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) — утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.
В последнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв. ПДК устанавливают на основании комплексных исследований и постоянно контролируют органами гидрометеорологической службы Госкомсанэпиднадзора. ПДК не остаются постоянными, их периодически пересматривают и уточняют. После утверждения норматив становится юридически обязательным.Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива — разовый и среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м. р.) — это такая концентрация вредные вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 минут рефлекторных реакций в оргазме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с. с.) — это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии. Значения ПДК наиболее часто встречающихся загрязнили атмосферного воздуха указаны в табл. 20.1.
Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную, концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека (Защита окружающей..., 1993). )
Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод (табл. 20.2) и рыбохозяйственных водоемов.
Требования к качеству вод в водоемах, используемых для хозяйственных целей, специфичны и в большинстве слу-Ё¦ более жестки, чем таковые для водных объектов хозяйственно-бытового назначения. Так, рыбохозяйственные ПДК для ряда моющих веществ в три раза ниже санитарных норм, ,тепродуктов - в шесть раз, а тяжелых металлов . Объяснить .ужесточение требований к качеству воды в рыбохозяйст-даых водоемах нетрудно, если вспомнить, что при пере-(е вредных веществ по пищевой (трофической) цепи проедят их биологическое накопление до опасных для жизни количеств.
Виды ПДК. Уровни ПДК одного и того же вещества различны для разных объектов внешней среды.
-Для воздушной среды
-Для атмосферного воздуха населённых мест и закрытых помещений :
ПДКс.с. — среднесуточное,
ПДКм.р. — максимально-разовое,
-Для воздуха рабочей зоны:
ПДКр.з. — в рабочей зоне,
ПДКр.с. — среднесменная в рабочей зоне,
-Для водной среды
ПДКв1 — водных объектов 1-й категории водопользования,
ПДКв2 — водных объектов 2-й категории водопользования,
ПДКрыбхоз - для водоёмов рыбохозяйственного назначения,
-Для почвы
ПДКп.
-Для продуктов питания
ПДКпп
Максимально-разовое значение ПДК устанавливается для предотвращения рефлекторных реакций человека при кратковременном действии примесей. Среднесуточное значение ПДК устанавливается для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и сенсибилизирующего действия вещества на организм человека.
Виды скрубберов и принципы их работы.
Скруббер— устройство, используемое для очистки твёрдых или газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах.По видам применения выделяют два основных типа скрубберов:газоочистительные аппараты, основанные на промывке газа жидкостью;барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Выделяют следующие виды скрубберов:башни с насадкой (насадочные скрубберы);орошаемые циклоны (центробежные скрубберы);пенные аппараты;скрубберы Вентури. Принцип работы скруббера основан на поглощении подаваемой среды жидкостью и очищением ее от частиц взвесей в технологическом блоке. После турбулентного смешения эти среды поступают в камеру инжектора через закручиватели, располагающиеся в нижней части скруббера. При этом в объёме образующейся в камере динамической пены происходит интенсивный массообмен между фазами. Соединения из газовой фазы переходят в жидкую технологическую среду. Очищенная газовая среда транспортируется в атмосферу, а жидкая среда со шламом попадает в приемно-разделительную емкость скруббера через сливной патрубокПо применению скрубберы подразделяют на газоочистительные аппараты и барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Имеются два основных принципиально отличающихся способа работы скрубберов с подвижной насадкой: 1 - насадка прижимается к верхней решетке подъемной силой газового потока, расширяется под воздействием жидкостного орошения, образуя при этом плавающий слой под верхней ограничительной решеткой. Такой аппарат называется скруббером с плавающей насадкой.2 - насадка расширяется под действием газа, образуя псевдоожиженный слой, в котором происходит взаимодействие между жидкостью и газом, при этом жидкость стремиться прижать насадку к нижней ограничительной решетке. Такой аппарат называется турбулентно-контактным или скруббером с псевдоожиженной насадкой.Современные скруббера с подвижной насадкой имеют различную форму и конструкционные особенности в зависимости от своего назначения, как то массобмена, теплообмена или тепло-массообмена. При этом тепло-массообменные процессы могут проходить в аппарате избирательно на разных массообменных элементах для различных веществ, и даже при использовании отличающихся по своим характеристикам абсорбентам.Такие свойства и возможности скрубберов с подвижной насадкой и предопределили их широкое распространение и применение в различных областях промышленности.Скруббера с подвижной насадкой широко применяются для улавливания и утилизации ценных компонентов при их товарном производстве в химической и нефте-химической отрасли, а так же для очистки вентиляционных выбросов в машиностроительной, металлургической, легкой и других отраслях промышленности.
ВЛАЖНЫЕ ГАЗООЧИстНЫЕ УСТРОЙСТВА
Мокрые газоочистные аппараты по сравнению с сухими механическими, как правило, более эффективны, но обычно их применяют только в тех случаях, когда улавливаемый продукт представляет отброс ( например, зола, шлаки) или он может быть легко использован в мокром виде ( например, пыль сушилок на предприятиях минеральных удобрений), а также тогда, когда требуется охлаждение газов независимо от очистки.
Мокрые газоочистные аппараты отличаются простотой конструкции и высокой эффективностью и поэтому находят широкое применение в промышленности для средней, а некоторые - для тонкой очистки газов от взвешенных частиц.
К
недостаткам мокрого способа пыле-
газоочистки следует отнести: образование
сточных вод и шлама, которые требуют
дальнейшей обработки; коррозию
оборудования при воздействии агрессивных
увлажненных газов и жидкости; относительно
высокие удельные затраты
электроэнергии.
Простейшим аппаратом
мокрой очистки выбросов является
форсуночный скруббер. Он предназначен
для улавливания частиц размером более
10—15 мкм, а также для охлаждения и
увлажнения очищаемых выбросов.
Форсуночный
скруббер (рис. 4.12) представляет собой
цилиндрическую емкость, оснащенную
патрубками для подвода и отвода
очищенного воздуха. В верхней части
корпуса расположены один или несколько
ярусов форсунок для распыления орошающей
жидкости. Жидкость в виде дождя с
диаметром капель 0,6—1 мм как бы промывает
очищаемый газ, движущийся противотоком,
т.е. снизу вверх, со скоростью 0,7—1,5 м/с.
При больших скоростях происходит вынос
влаги и отложение пыли на внутренних
поверхностях выходного патрубка
скруббера. Удельный расход воды в
скрубберах составляет 1—6 л/м3.
В
механическом скруббере распыление
жидкости производится с помощью
вращающегося диска. В скруббере Вентури
распыление жидкости происходит за счет
турбулентного движения очищаемого
потока газа через конфузор трубы Вентури
(рис. 4.13). Проходя далее через инерционный
каплеуловитель, поток газа освобождается
от капель жидкости, которые удерживают
частицы пыли, откуда жидкость отводится
через гидрозатвор.
Размер
частиц, улавливаемых в скруббере
Вентури, — от 0,2 мкм и выше. При этом
степень очистки может достигать 96—99%.
Скорость газа в горловине трубы Вентури
достигает 100—180 м/с, удельный расход
орошающей жидкости — 0,J—1,5 л/м3.
Принцип
действия и конструкция центробежного
скруббера аналогичны циклону (рис.
4.14). Под воздействием центробежных сил,
возникающих при вращении газового
потока в аппарате, частицы пыли
отбрасываются на спираль скруббера,
откуда смываются жидкостью, подаваемой
через сопла, расположенные по окружности
в верхней части корпуса.
Рис. 4.14. Центробежный скруббер: 1 — тангенциальный патрубок для входа очищаемого газа; 2 — выход очищенного газа; 3 — система подачи воды; 4 — цилиндрический корпус; 5 — гидрозатвор Скорость газа в цилиндрическом сечении корпуса достигает 4—5 м/с; степень очистки довольно высокая и зависит от размера и плотности частицы пыли, а также диаметра центробежного скруббера. Аппараты мокрой газоочистки ударно-инерционного действия — пылеуловитель вентиляционный мокрый (ПВМ), ротоклон применяются при отсутствии достаточного количества чистой воды и относительно невысоких температурах очищаемого газа для очистки от частиц пыли размером не менее 5 10 мкм. Принцип действия этих аппаратов основан на резком повороте на 180° газового потока, направленного с большой скоростью перпендикулярно к поверхности жидкости (рис. 4.15). Взвешенные в газе частицы, ударяясь о поверхность жидкости, улавливаются ею. Вода, увлекаемая газовым потоком, движется до верхней кромки перегородки, а затем сепарируется в каплеулови-теле. Очищенный газ с помощью вентилятора выбрасывается наружу.
Рис.
4.15. Пылеуловитель вентиляционный мокрый
(ПВМ):
1 — корпус; 2, 3 — перегородки;
4 — капле-отбойник-каплеуловитель; 5 —
отверстие для входа очищаемых газов;
6 — патрубок для выхода очищенных газов;
7 — скребковый конвейер
Влияние метеорологических факторов на уровень загрязнения атмосферы
Атмосфера представляет собой среду, в которой происходит распространение атмосферных загрязнителей от их источника; при этом влияние каждого данного источника определяется продолжительностью времени, частотой выпуска загрязнений и той концентрацией, воздействию .которой подвергается какой-либо объект. С другой стороны, метеорологические условия играют лишь незначительную роль в уменьшении или устранении загрязнения воздуха, поскольку, во-первых, они не изменяют абсолютную массу выброса, во-вторых, в настоящее время мы еще не умеем воздействовать на основные протекающие в атмосфере процессы, определяющие степень рассеивания загрязняющих веществ. Проблема атмосферных загрязнений может решаться по трем направлениям: а) путем устранения образования отходов; б) путем установки оборудования для улавливания отходов на месте их образования; в) путем улучшения рассеивания выбросов в атмосфере.
Если допустить, что наилучшим способом устранения атмосферных загрязнений является контроль источников их образования, то практическая задача сводится к тому, чтобы привести расходы по снижению степени загрязнения в соответствие с объемом работ, уменьшающих до приемлемого уровня количество отходов. Величина требуемого для этого уменьшения абсолютной массы выброса загрязнений данным источником, зависит непосредственно от метеорологических условий и их изменения во времени и пространстве над данным районом.
Основные параметры, определяющие распространение и рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере, могут быть описаны качественно и полуколичественно. Такие данные позволяют сопоставить различные географические пункты или определить возможную частоту условий, при которых будет происходить быстрая или замедленная диффузия в атмосфере. Наиболее характерным свойством атмосферы является ее непрерывная изменчивость: температура, ветер и осадки широко варьируют в зависимости от широты местности, времени года и топографических условий. Эти условия хорошо изучены и довольно подробно представлены в литературе.
В меньшей мере изучены и описаны в литературе другие важные метеорологические параметры, влияющие на концентрацию атмосферных загрязнений, а именно турбулентная структура ветра, низкие уровни температуры воздуха и градиенты ветра. Эти параметры широко изменяются во времени и пространстве и представляют собой на деле почти единственные метеорологические факторы, которые человек может изменить существенным образом и то лишь локально.
Основным параметром, определяющим распространение атмосферных загрязнителей, является ветер, его скорость и направление, которые в свою очередь взаимосвязаны с вертикальным и горизонтальным градиентами температуры воздуха в больших и малых масштабах. Основная закономерность заключается в том что чем больше скорость ветра, тем больше турбулентность и тем быстрее и полнее происходит рассеивание загрязнений с атмосфере. Taк как вертикальный и горизонтальный градиенты температуры зимой увеличиваются, то и скорость, ветра обычно возрастает.
При краткосрочных исследованиях атмосферных загрязнений, локализованных на небольших территориях, обычные метеорологические данные являются недостаточными. В значительной мере это объясняется затруднениями, возникающими вследствие использования приборов, обладающих различными характеристиками, неодинакового местоположения приборов, различных способов отбора проб и различных периодов наблюдения.
Водопотребление. Категории водопотребления.
Водопотребление – использование водных ресурсов для удовлетворения любых нужд населения и пром-х предприятий. Классифицируется на: 1) по целям водопользования – хозяйственно-питьевое, коммунально-бытовое, промышленное, для водной транспортировки, рыбного хоз-ва, для лечебно-культурных нужд; 2)По объектам – поверхностные, подземные, территориально-морские воды; 3) По способу использования – с изъятием воды без возврата, с возвратом, повторное использование, оборотное использование; 4) по характеру: а) использование воды для хоз-питьевых нужд; б) снабжение водой предприятий пищевой промышленности; в) использование воды для культурно-бытовых целей.
ГАЗООЧИСТНЫЕ АППАРАТЫ ОТЛИЧАЮЩИЕСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МЕТОДА ОЧИСТКИ ГАЗА.
Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсации и компримирования.
Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам: 1) по абсорбируемому компоненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса – с циркуляцией и без циркуляции газа; 4) по использованию абсорбента – с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические); 5) по использованию улавливаемых компонентов – с рекуперацией и без рекуперации; 6) по типу рекуперируемого продукта; 7) по организации процесса – периодические и непрерывные; 8) па конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.
Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.
Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчетов.
Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком – невозможность очистки запыленных газов.
Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции. Термические методы применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых токсических примесей.
Классификация газоочистного оборудования.
Установки очистки газа по ГОСТ 17.2. 1.04 - 77 - это комплекс сооружений, оборудования и аппаратуры, предназначенный для отделения от поступающих из промышленного источника газа или превращение в безвредное состояние веществ загрязняющих атмосферу. В зависимости от агрегатного состояния улавливаемого или обезвреживаемого вещества установки подразделяются на газоочистные и пылеулавливающие.
Аппарат очистки газа - элемент установки, в котором непосредственно осуществляет избирательный процесс улавливания или обезвреживания веществ, загрязняющих атмосферу. В зависимости от метода очистки газоочистные аппараты подразделяют на 7 групп:
1 группа (С) - сухие механические пылеуловители (гравитационные, сухие инерционные и ротационные);
2 группа (М) - мокрые пылеуловители (инерционные, конденсационные), скрубберы (механические, ударно-инерционные, полые, насадочные, центробежные), скрубберы Вентури;
3 группа (Ф) - промышленные фильтры (рукавные, волокнистые, карманные, зернистые), с регенерацией (импульсной обратной промывкой ультразвуком), с механическим и вибровстряхиванием;
4 группа (Э) - электрические пылеуловители (сухие и мокрые электрофильтры);
5 группа (Х) - аппараты сорбционные (химической) очистки газа от газообразных примесей (адсорберы, абсорберы);
6 группа (Т) - аппараты термической и термокаталитической очистки газов от газообразных примесей (печи сжигания, каталитические реакторы);
7 группа (Д) - аппараты других методов очистки.
Работа газоочистных установок в промышленных условиях характеризуются степенью очистки, которая определяется по одному из следующих соотношений: з = М2 / М1 = (М1 - М3) / М1 = М2 / (М2 + М3) = (Свх Q1 - Свых Q2) / Свх Q1, где М1, М2, М3 - масса примесей, содержащихся в газе до поступления в аппарат; уловленных в аппарате и содержащихся в очищенном потоке, соответственно, кг; Свх, Свых - средние концентрации примесей в отходящих газах до и после очистки, соответственно, г/м3; Q1, Q2 - объемные расходы отходящих газов до и после очистки, приведенные к нормальным условиям.
Основные требования к эксплуатации газоочистного оборудования состоят в следующем:
-надежная и бесперебойная работа на проектных показателях;
-все установки очистки газа должны быть зарегистрированы в органах Минприроды РБ, иметь паспорт, журнал учета работы и неисправностей;
-установки должны подвергаться проверке на эффективность периодически (не реже одного раза в год) с оформлением соответствующего акта.
Гигиенические требования для культурно-бытового водоснабжения
Водопользование – использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.
К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.
К этой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для второй категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.
Гигиенические требования для хозяйственно-бытового водоснабжения
Водопользование – использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.
К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности.
К этой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.
Гигиенические требования к составу и свойствам вод
Качество вод – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность её для конкретного вида водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77. «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения»).
Критерий качества воды – признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды (ГОСТ 27065-86. «Качество вод. Термины и определения»).
Нормы качества воды – установленные значения показателей качества воды для конкретного вида водопользования (ГОСТ 27065-86).
Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.
Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования
-
Категории водопользования
№
Показатели
Для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий
Для рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест
1
1
2
3
1
Взвешенные
вещества*
При сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на
0,25 мг/дм3
0,75 мг/дм3
Для водных объектов, содержащих в межень более 30 мг/дм3 природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5 %.
Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются
2
Плавающие примеси
На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
3
Окраска
Не должна обнаруживаться в столбике
20 см
10 см
4
Запахи
Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые:
непосредственно или при последующем хлорировании или других способах обработки
непосредственно
5
Температура
Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет
6
Водородный показатель (рН)
Не должен выходить за пределы 6,5—8,5
7
Минерализация воды
Не более 1000 мг/дм3, в т. ч.: хлоридов - 350; сульфатов - 500 мг/дм3
8
Растворенный кислород
Не должен быть менее 4 мг/дм3 в любой период года,
в пробе, отобранной до 12 часов дня.
9
Биохимическое потребление кислорода (БПК5)
Не должно превышать при температуре 20 °С
2 мг О2/дм3
4 мг О2/дм3
10
Химическое потребление кислорода (бихроматная окисляемость), ХПК
Не должно превышать:
15 мг О2/дм3
30 мгО2/дм3
11
Химические
вещества
Не должны содержаться в воде водных объектов
в концентрациях, превышающих ПДК или ОДУ
12
Возбудители кишечных инфекций
Вода не должна содержать возбудителей
кишечных инфекций
13
Жизнеспособные яйца, онкосферы тениид и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших
Не должны содержаться в 25 л воды
14
Термотолерантные колиформные бактерии**
Не более
100 КОЕ/100 мл **
Не более
100 КОЕ/100 мл
15
Общие колиформные
Не более
бактерии **
1000 КОЕ/100 мл**
500 КОЕ/100 мл
16
Колифаги **
Не более
10 БОЕ/100 мл**
10 БОЕ/100 мл
17
Суммарная объемная активность радионуклидов при совместном присутствии***
(Ai / YBi) l
Примечания.
* Содержание в воде взвешенных веществ неприродного происхождения (хлопья гидроксидов металлов, образующихся при обработке сточных вод, частички асбеста, стекловолокна, базальта, капрона, лавсана и т. д.) не допускается.
** Для централизованного водоснабжения; при нецентрализованном питьевом водоснабжении вода подлежит обеззараживанию.
*** В случае превышения указанных уровней радиоактивного загрязнения контролируемой воды проводится дополнительный контроль радионуклидного загрязнения в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности;
Ai - удельная активность i-го радионуклида в воде;
YBi - соответствующий уровень вмешательства для i-го радионуклида (приложение П-2 НРБ-99)
Гидромеханическая очистка вод
Гидромеханическая очистка является первоначальным и незаменимым этапом в процессе восстановления свойств жидкости.
Механическая очистка сточных вод осуществляется решетками, отстойниками пескоуловителями. Решетки представляют собой параллельные прутья, которые устанавливают в месте поступления стоков на очистные сооружения. На них задерживаются грубые взвешенные остатки, которые удаляются время от времени.
Пескоуловители предназначены для задержания минеральных примесей. Изменение скорости потока воды в специальных лотках способствует оседанию песка и мешает оседанию легких веществ. Отбросы, собранные из решеток и пескоуловителей, накапливают в обеззараживающих контейнерах, а потом уничтожают сожжением или другим способом.
В системе очистки сточных вод, после пескоуловителей сточная вода поступает в первичные отстойники, где оседает большинство взвешенных веществ. Отстойники представляют собой большие резервуары, в которых вода движется со скоростью около 7 мм/с, за счет чего отходы выпадают на дно в виде осадка. Осадок згребаеться к центру отстойника к вершине перевернутого конуса или пирамиды и изымается из резервуара. Ил поступает в метантанки.
Метантанки - железобетонные резервуары цилиндрической формы, в которых происходит сбраживание ила (сначала кислотное, затем щелочная). После щелочного брожения ил приобретает черный цвет и специфический запах. Чтобы ускорить переработку осадка, его подогревают и перемешивают. В процессе брожения образуется газ - метан, который отводится в специальные резервуары и используется в котельной станции очистки. Полученный ил уже обеззаражен и подлежит механическому обезвоживанию. После подсыхания на иловых площадках ил используется на полях как органическое удобрение или в качестве топлива в котельных.
Гидросфера.
Гидросфе́ра (от др.-греч. Yδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — это водная оболочка Земли занимающая 3/4 части планеты. Она образует водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3800 м, максимальная (Марианская впадинаТихого океана) — 11 022 метра. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % — воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96 % объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2 % — подземные воды, около 2 % — льды и снега, около 0,02 % — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.
Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.
Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Океаническую кору слагают осадочный и базальтовый слои.
Горизонтальные отстойники сточных вод
Одной из разновидностей прямоугольных резервуаров относиться горизонтальный отстойник. Данное изделие представляет собой некоторую прямоугольную емкость, которую оборудуют водораспределительным, а также водосборным устройствами, кроме того, горизонтальный отстойник оснащают трубопроводами для подвода осветляемой воды, а, кроме того, устройством для удаления образовавшегося осадка. Применяются горизонтальные отстойники, как правило, на станциях, где осуществляется очистка воды хозяйственно-питьевых промышленных водопроводов, причем их производительность может достигать более чем 30000-50000 м3/сутки при извлечении из воды различных взвешенных веществ, которые обработаны коагулянтом. Любой горизонтальный отстойник состоит из: Рабочей части, в которой осуществляется осаждение взвеси Нижней части, в которой собирается выпавший осадок.
Расчет горизонтального отстойника Чтобы осуществить расчет горизонтального отстойника, определенной степени полноты выделения нерастворимых примесей из сточных вод, принято использовать следующие данные: Во-первых, объем сточных вод Во-вторых, начальную концентрацию взвешенных веществ меди (Cu) в сточных водах В-третьих, допустимую конечную концентрацию хрома (Cr) в отстойной воде, которая принимается в соответствии с имеющимися санитарными нормами, или же может быть обусловлена технологическими требованиями. В-четвертых, условная гидравлическая крупность U0 частиц, которые следует выделять из воды; В-пятых, высота столба воды h в рассматриваемом лабораторном цилиндре, где осуществляется технологический анализ, то есть отстаивание сточной воды; В-шестых, показатель степени n, который показывает влияние агломерации взвешенных частиц при их осаждении. Процесс отстаивания сточных вод, а также происходящее при этом уплотнение осадка влияет как на экономичность, так и устойчивость работы очистных сооружений, в частности, при биологической очистке сточных вод. При увеличении выноса взвешенных частиц из отстойников увеличивается объем избыточного активного ила в аэротенках. При этом влажность активного ила в разы превышает влажность осадка. Подобный процесс предполагает увеличение вместимости илоуплотнителей, а также всех последующих сооружений, чтобы затем обработать избыточно-активный ил. Для того, чтобы увеличить эффективность работы горизонтальных отстойников, при условии содержания в сточной воде взвешенных веществ, объем которых более 300 мг/л, требуется принять дополнительные меры: Во-первых, добавить к сточным водам химические реагенты, в частности, коагулянты, которые способствуют увеличению гидравлической крупности частиц примесей; Во-вторых, добавлять вещества, которые хорошо оседают, к примеру, это может быть активный ил, который выступает в качестве сорбента, а также биокоагулянта. В-третьих, аэрировать сточные вод, для флокуляции маленьких нерастворимых примесей. Отметим, что химические реагенты используются, преимущественно при очистке производственных сточных вод, а биокоагуляцию и флокуляцию используются при очистке бытовых сточных вод, а также их смесей с производственными водами.
Гравитационные газоочистные устройства.
Гравитационное осаждение ( седиментация) происходит в результате вертикального оседания частиц под действием силы тяжести при прохождении их через газоочистной аппарат. Гравитационное осаждение ( седиментация) происходит под действием силы тяжести, действующей на частицы, при прохождении гетерогенной системы через газоочистной аппарат. К определению производительности отстойника. Гравитационное осаждение, или отстаивание, применяют для разделения пылей, суспензий и эмульсий. Этот процесс не обеспечивает извлечения тонкодисперсных частиц и характеризуется небольшой скоростью осаждения, поэтому его используют преимущественно для частичного разделения неоднородных систем. Несомненным достоинством процесса отстаивания являются весьма простое аппаратурное оформление его и малые энергетические затраты. Отстойник непрерывного действия. Гравитационное осаждение не требует затрат энергии на создание разделяющей силы. Гравитационное осаждение в пустотелых аппаратах в настоящее время не находит применения в чистом виде вследствие низкой эффективности осаждения мелкодисперсных частиц. Используют разные методы предварительного укрупнения частиц, после чего гравитационное осаждение становится значительно эффективнее. Осаждение укрупненных частиц повсеместно применяют в сепарационной технике. Гравитационное осаждение грубых взвесей, содержащихся в воде ( в том числе и шламовых водах, представляющих собой относительно грубую суспензию с сравнительно небольшим содержанием частиц, которые можно отнести к ультрам икродисперсным), осуществляют в гидроциклонах ( см. гл. Гравитационному осаждению более мелких частиц препятствуют различные ламинарные и турбулентные потоки воздушных масс, существующие в атмосфере. Опускание частиц всех размеров в тропосфере весьма ускоряется в зоне осадков. Наблюдается, что количество радиоактивных веществ, выпадающих на почву, значительно возрастает в дни с осадками. При взрывах большой мощности и в тех случаях, когда взрывы производятся на большой высоте, в стратосфере образуется резервуар долгоживущих радиоактивных изотопов. Зоны гравитационного осаждения в комбинированных сепараторах или отдельные гравитационные сепараторы могут быть в вертикальном или горизонтальном исполнении. В вертикальном аппарате ( зоне) поток движется снизу вверх, тяжелая фаза оседает по направлению, противоположному потоку газа. В горизонтальном аппарате газ движется горизонтально, а тяжелая фаза - сверху вниз, перпендикулярно потоку.
Гравитационный способ очистки газа (воздуха), основан на гравитационном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру (емкость) гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение капельной влаги и (или) взвешенных частиц. Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.
ЗАВИСИМОСТЬ МЕТОДА ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции
Механическая очистка газов включает сухие и мокрые методы.
К сухим методам относятся: гравитационное осаждение; инерционное и центробежное пылеулавливание; фильтрация.
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. Степень очистки воздуха в пылеосадочных камерах не превышает 50–60 %. Это устройство может применяться лишь для предварительной очистки. Для осаждения взрыво- и пожароопасной пыли устройство пылеосадочных камер не допускается.
Инерционное осаждение основано на стремлении взвешенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Частицы пыли с d < 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-95%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа.
Центробежные методы 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 (ротоклоны) и др. Циклоны характеризуются высокой производительностью по газу, простотой устройства, надежностью в работе. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц. Циклоны широко применяют при грубой и средней очистке газа от аэрозолей.
Фильтрация основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др.). По мере накопления в фильтрующем слое задержанных частиц режим фильтрации меняется.
Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Этот универсальный метод очистки газов от частиц пыли, дыма и тумана любых размеров является наиболее распространенным приемом заключительной стадии механической очистки, в особенности для газов, подлежащих охлаждению. К аппаратам мокрой очистки относятся насадочные и центробежные скрубберы, пенные аппараты, скрубберы Вентури.
Инвентаризация выбросов вредных веществ в атмосферу воздуха.
Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ в атмосферу – это комплекс работ по контролю на предприятиях организованных и неорганизованных источников загрязнения атмосферного воздуха, направленный на систематизацию информации о распределении их на территории предприятия, о техническом состоянии вентиляционных систем и газоочистных устройств, о количестве и составе выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
Задачи инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу:
классификация источников загрязнения атмосферы, действующих на территории предприятия;
определение количественного содержания загрязняющих веществ в отходящем от источника загрязнения газе или воздухе;
оценка степени влияния выбросов загрязняющих веществ на окружающую природную среду;
оценка эффективности очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и технического состояния газоулавливающих установок (ГОУ) при соблюдении проектного режима работы;
оценка экологических характеристик используемых на предприятии технологий и сырьевых ресурсов;
получение объективных результатов аналитического контроля выбросов загрязняющих веществ для разработки ирасчёта нормативов ПДВ (ВСВ) загрязняющих веществ как в целом по предприятию, так и по отдельным источникам загрязнения атмосферного воздуха;
разработка природоохранных мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ за счёт совершенствования технологических процессов, применения менее токсичных материалов, герметизации оборудования, оснащения источников загрязнения газоулавливающими установками, модернизации и ремонта газоулавливающих установок;
использование информации по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу для заполнения форм статистической отчётности.
Инвентаризация выбросов загрязняющих веществ на предприятиях проводится поэтапно:
1-й этап – подготовительный(сбор инфы);
2-й этап – инвентаризационное обследование(проведение работ);
3-й этап – обработка и оформление результатов обследования.
Инерционные пылеуловители.
Инерционный пылеуловитель
ИП – Представляет собой конус, образованный коническими кольцами постепенно уменьшающегося диаметра. Очищаемый воздух входит в основание конуса и движется к вершине. Коэффициент очистки инерционного пылеуловителя, в зависимости от конструкции решетки и выносного циклона, составляет 40-95%, гидравлическое сопротивление - 50-70кгс/м2. Скорость газа на входе в жалюзийную решетку не менее 16 м/сек. Жалюзийная решетка обеспечивает разделение запыленного потока на поток, насыщенный пылью, - 15-25% (пылевой концентрат) и поток, очищенный от пыли, - 75-85%. Отделение пыли от газа происходит за счет упругого удара и рикошета частиц пыли о найденную поверхность лопаток решетки, установленных под углом 7-9° к оси движения запыленного потока. Одновременно с ударом частиц, пыли происходит изменение направления движения газа, что создает дополнительный инерционный эффект выделения пыли из потока. Поток, насыщенный пылью, на выходе из решетки поступает для окончательной очистки в выносной циклон, и подается обратно к вентилятору.
Инерционный способ очистки газа (воздуха), основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в инерционный пылеуловитель, в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и взвешенными частицами происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха). Конструкция: Конструктивно инерционные пылеуловители представлены жалюзийными решетками, зигзагообразными отделителями. Эффективность: инерционный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.
Индекс загрязнения атмосферы
Используются три показателя качества воздуха: ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха. Поскольку ИЗА используется очень часто, правила его расчета приведены ниже; СИ — наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Она определяется из данных наблюдений на станции за одной примесью, или на всех станциях рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. Обычно оценивается количество городов, в которых СИ > 5 или СИ > 10; Основным показателем степени загрязнения воздуха города является интегральный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Правила его расчета по данным о средних концентрациях примесей приведены ниже.
Для определения уровня загрязнения атмосферы в настоящее время используются следующие характеристики загрязнения воздуха: •средняя концентрация примеси в воздухе, мг/м3 или мкг/м3 (qср); •среднее квадратическое отклонение qср, мг/м3 или мкг/м3 (∂ср); •максимальная разовая концентрация примеси, мг/м3 или мкг/м3 (qм). |
Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций с ПДК
ИЗА учитывает не только концентрации n различных веществ, но и вредность их воздействия на здоровье. Он рассчитывается следующим образом In = ∑ = ∑ (xi/ ПДКi) Ci, где Хi — средняя за год концентрация i-того вещества, Ci — коэффициент, позволяющий привести степень загрязнения воздуха i-тым веществом к степени загрязнения воздуха диоксидом серы, In — ИЗА, безразмерная величина.
Установлены значения Ci для веществ 4, 3, 2 и 1 классов опасности, которые равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5 соответственно.
Установлены четыре категории качества воздуха в зависимости от уровня загрязнения. Уровень загрязнения считается низким при значениях ИЗА менее 5, повышенным при ИЗА от 5 до 8, СИ<5, высоким при ИЗА от 8 до 13, СИ от 5 до 10 и очень высоким при ИЗА > 13, СИ >10.
Каталитическое обезвреживание газов.
На многих промышленных предприятиях, в результате проведения технологического процесса, происходит выброс в атмосферу большого количества вредных веществ. Чаще всего эти выбросы содержат: монооксид и диоксид азота, монооксид углерода (угарный газ), органические вещества, которые делятся на:
• летучие органические соединения, в т.ч. продукты неполного сгорания топлива,
• стиролы, альдегиды, кетоны (выбросы предприятий производящих полимеры),
• растворители - спирты, эфиры (в т.ч. ацетаты), толуол и другие производные бензола.
Основными источниками загрязнения воздушного бассейна являются: предприятия органического синтеза, производители каучука, резинотехнических изделий, обуви, предприятия производящие и потребляющие полимеры и смолы, предприятия производящие и потребляющие лаки, краски и органические растворители (кабельная, мебельная промышленность, полиграфия), дизельные установки, ТЭЦ и котельные и др.
Наиболее эффективные способы очистки газовых выбросов в атмосферу от вредных веществ основаны на использовании каталитических технологий, в которых процесс очистки ведется на катализаторах. Наилучшими катализаторами являются композиции на основе благородных металлов, особенно платиновых.
Суть процесса очистки газовых выбросов заключается в том, что на катализаторе происходит окислительное или восстановительное разложение токсичных примесей до безвредных - воды, азота, диоксида углерода.
Органические примеси газовых выбросов и оксид углерода, как правило, в результате каталитического окисления разлагаются до воды и диоксида углерода.
Оксиды азота, наоборот, восстанавливаются до азота.
Существуют более сложные каталитические системы, в состав которых входит не один, а несколько благородных металлов, позволяющие одновременно вести процессы окисления и восстановления. Такие катализаторы применяются для очистки газовых выбросов, содержащих сложные смеси токсичных примесей.
Несмотря на относительно высокие первоначальные затраты, каталитический способ очистки имеет много преимуществ, в том числе и по сравнению с термическим дожиганием (способ, применяемый для органических примесей). Во - первых, экономичность в эксплуатации:
• рабочая температура каталитического процесса существенно ниже температуры термического дожигания,
• более мягкие условия эксплуатации оборудования, и как следствие более длительный срок его службы,
• многолетняя устойчивость катализатора (зафиксирована работа катализатора очистки вентиляционных выбросов в цехе участка покрытия лаком эмальпровода (очистка от паров растворителя) в течении 28 лет),
• возможность регенерации катализатора,
• возможность переработки катализатора с целью извлечения драгоценных металлов.
Во - вторых, использование каталитических технологий позволяет проводить очистку газовых выбросов с низкой концентрацией вредных веществ (порядка 50 ppm), что невозможно при использовании термических методов. Кроме того, устойчивая работа катализаторов и надежность каталитических установок проверены многими годами эксплуатации.
Категории опасности предприятия.
Категорию опасности предприятия определяют по формуле:
Mi - масса выброса i-того вещества, тонн/год; ПДКi - среднесуточная ПДК в воздухе населенных мест (если ПДКсс не определено, используют ПДКмр), мг/м3; αi - безразмерный коэффициент, позволяющий соотнести вредность i-того загрязняющего вещества с вредностью сернистого газа (зависит от класса опасности вещества).
Класс |
1 |
2 |
3 |
4 |
αi |
1,7 |
1,3 |
1 |
0,9 |
Категорию опасности предприятия определяют исходя из таблицы:
КОП |
Категория опасности |
>106 |
I |
104-106 |
II |
103-104 |
III |
<103 |
IV |
Контроль качества воды
Контроль качества – чрезвычайно важный и ответственный шаг на пути к чистой Воде для Жизни! Понимание процессов происходящих в природе и методов очистки воды ваших фильтров – это ключ к надежной и долгосрочной работе вашей системы водоочистки, комфорту и крепкому здоровью.
Как можно проверить качество воды дома
Что касается непосредственного контроля, лучший способ – лабораторные испытания качества воды. Однако такой способ не всегда удобен, поэтому вы можете проверить качество вашей воды дома:
Если после кипячения воды, выпадают характерные рыжие хлопья, скорее всего это связано с превышением в вашей воде соединений железа.
Повышенное содержание солей жесткости в воде приводит к белому отложению накипи на чайниках, кастрюлях, душевых ручках и др. бытовых приборах.
Запах тухлых яиц свидетельствует о присутствие в вашей воде токсичного сероводорода – продукта жизнедеятельность сульфат редуцирующих бактерий.
Зеленоватый цвет воды и болотный запах являются признаком наличия природных органических соединений, присутствующих особенно часто в грунтовых водах (верховодках).
Можно выделить три группы показателей качества воды:
физические
химические
бактериологические
К физическим параметрам относятся такие показатели как температура, мутность, цвет, запах, привкус воды.
Одним из важных химических показателей качества воды является содержание в ней фтора. Так, при концентрации 2-8 мг/л возможно заболевание эндемическим флюрозом.
При концентрации 1,4 - 1,6 мг/л у некоторых лиц на отдельных зубах отмечаются желто-коричневые пятнышки. При значениях значительно ниже оптимальных развивается кариес зубов.
Другим показателем качества является концентрация железа. Избыток придает воде неприятную красно-коричневую или черную окраску, ухудшает ее вкус, вызывает развитие железобактерий, отложение осадка в трубопроводах и их засорение.
Избыток увеличивает риск инфарктов, длительное употребление вызывает заболевание печени, оказывает негативное влияние на репродуктивную функцию организма.
Кроме описанных выше параметров, также будут исследоваться наличие в воде марганца, свинца, сероводородов и загрязненность воды нефтепродуктами.
Степень бактериологической загрязненности воды определяется числом бактерий, содержащихся в 1 куб.см воды и должен быть до 100.
Вода поверхностных источников содержит бактерии, внесенные сточными и дождевыми водами, животными и т.д. Вода подземных артезианских источников обычно не загрязнена бактериями.
Различают патогенные (болезнетворные) и сапрофитные бактерии. Для оценки загрязненности воды патогенными бактериями определяют содержание в ней кишечной палочки.
Бактериальное загрязнение измеряют коли-титром и коли-индексом. Коли-титр - объем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, должен составлять не менее 300. Коли-индекс - число кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды, должен составлять до 3.
Корректировка размеров санитарно-защитных зон предприятия. Обоснование размера санитарно-защитных зон (СЗЗ) и санитарных разрывов
В целях обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения вокруг объектов и производств, являющихся источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека устанавливается специальная территория с особым режимом использования - санитарно-защитная зона (СЗЗ). По своему функциональному назначению санитарно-защитная зона является защитным барьером, обеспечивающим уровень безопасности населения при эксплуатации объекта в штатном режиме. Для объектов, являющихся источниками воздействия на среду обитания, разрабатывается проект обоснования размера санитарно-защитной зоны.
Ориентировочный размер санитарно-защитной зоны по классификации должен быть обоснован проектом санитарно-защитной с расчетами ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха (с учетом фона) и уровней физического воздействия на атмосферный воздух и подтвержден результатами натурных исследований и измерений. Санитарно-защитная зона промышленных производств и объектов разрабатывается последовательно: расчетная (предварительная) санитарно-защитная зона, выполненная на основании проекта с расчетами рассеивания загрязнения атмосферного воздуха и физического воздействия на атмосферный воздух (шум, вибрация, ЭМП и др.); установленная (окончательная) - на основании результатов натурных наблюдений и измерений для подтверждения расчетных параметров. Для автомагистралей, линий железнодорожного транспорта, метрополитена, гаражей и автостоянок, а также вдоль стандартных маршрутов полета в зоне взлета и посадки воздушных судов, устанавливается расстояние от источника химического, биологического и/или физического воздействия, уменьшающее эти воздействия до значений гигиенических нормативов (далее - санитарные разрывы). Величина разрыва устанавливается в каждом конкретном случае на основании расчетов рассеивания загрязнения атмосферного воздуха и физических факторов (шума, вибрации, электромагнитных полей и др.) с последующим проведением натурных исследований и измерений.
Литосфера. Общее сведение о литосфере.
Литосфе́ра (от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород. В строении литосферы выделяют подвижные области (складчатые пояса) и относительно стабильные платформы.
Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящен раздел геологии о тектонике плит.
Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.
Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si(лат. Silicium — кремний) и Al (лат. Aluminium — алюминий).[1]
Изменчивость — общее свойство материи (следовательно, и литосферы), ее способность изменяться в пространстве и во времени, отражающая тенденцию развития материи (эволюции). Изменчивость литосферы во времени и пространстве отвечает формам существования материи. Изменение литосферы во времени, фиксируемое как изменение ее компонентов, их отношений (структуры) и свойств, есть геологический процесс развития Земли.
Изменение литосферы во времени или ее движение — причина нестационарность физических полей, в том числе причина возникновения их аномалий. Пространственно-временная нестационарность физических полей обусловливает движение литосферы.
Изменение литосферы в пространстве, ее пространственная структура отражают пространственную изменчивость комплекса физических полей, под влиянием которых формируется и изменяется литосфера. Изменчивость литосферы в аспекте геологического времени ретроспективно рассматривает историческая геология (ретроспективные геосистемы по Ю. А. Косыгину).
Изменчивость литосферы в физическом времени — объект изучения как инженерной, так и динамической геологии. Пространственная изменчивость структуры и свойств литосферы представляет собой объект региональной геологии и региональной инженерной геологии. При исследовании пространственной изменчивости в этих науках принимается допущение о неизменности структуры и свойств литосферы в физическом времени. Исследование изменчивости какой-либо области литосферы в итоге предполагает получение пространственно-временного поля геологического параметра и анализ его структуры, отражающей изменчивость параметра внутри изучаемой области.
Неоднородность литосферы. При обсуждении изменчивости нельзя не затронуть вопрос о неоднородности, об отношениях неоднородности и изменчивости. Изменчивость некоторого геологического объекта отражает свойства пространства и времени этого объекта. Она формирует неоднородность объекта, проявляющуюся в различии его свойств в разных точках. Следовательно, неоднородность является проявлением изменчивости, т. е. ее следствием. Неоднородность более статична, чем изменчивость. Она относится к изменчивости так же, как проявление процесса (его сечение на некоторый момент времени) к самому процессу. Неоднородность выявляют путем сопоставления элементов множества или композиции в отношении некоторого свойства и установления мер сходства и связи между элементами. Если элементы композиции неразличимы по свойству (меры сходства высокие), то объект по исследуемому свойству считают однородным. Если меры сходства низкие, а характер мер связей элементов различен, то объект является неоднородным. Таким образом, оценка объекта в отношении его неоднородности (однородности) всегда субъективна, так как идеально однородных объектов, тем более геологических, не существует. Квалифицирование геологического объекта как неоднородного или однородного (точнее, квазиоднородного) по некоторому признаку определяется целевым назначением его исследования.
Исследование неоднородности предполагает выполнение следующих операций: разделение объекта на сравниваемые части (элементы множества или элементы пространственно упорядоченной композиции); измерение значений некоторого свойства на каждом элементе множества (композиции) или выявление признака, по которому оценивается неоднородность; нахождение мер сходства и связи между элементами, т. е. сравнение элементов между собой. При оценке неоднородности изучаемый объем литосферы считается однородным по какому-либо геологическому параметру, если его функция, заданная на композиции (на множестве), или функция его мер связи не изменяется при некоторой группе преобразований, например при преобразованиях смещения, при отражении множества в самом себе.
Неоднородность литосферы проявляется на разных уровнях ее организации. Каждому уровню организации литосферы отвечает свой уровень неоднородности. Так, например, можно рассматривать: неоднородность литосферы, обусловленную принадлежностью ее различных частей (элементов) к разным формациям; генетическую (в широком смысле) неоднородность; неоднородность минерального состава горных пород или неоднородность химического состава подземных вод, неоднородность свойств грунтов.
Анизотропность литосферы. Неоднородность литосферы проявляется в таких важнейших ее свойствах, как анизотропность исимметрия-диссимметрия. Анизотропность формально можно определить как зависимость некоторой функции геологического параметра от преобразований вращения. Это свойство проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.
Анизотропность есть результат пространственно-временной изменчивости структуры поля геологического процесса, под которым следует понимать поле равнодействующей главнейших физических полей, обусловливающих процессы седиментации, последующего формирования и деструкции горных пород. Наиболее ярким проявлением анизотропности являются существенные различия в структуре и свойствах литосферы в горизонтальной плоскости и по глубине.
Дискретность литосферы К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность твердого минерального вещества проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенное. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.
Дискретность твердого минерального вещества определяет: пространственные отношения жидкой, газообразной и биологической составляющих; важнейшие свойства литосферы, учитываемые при ее инженерно-геологической оценке (тип деформационного поведения, прочность, проницаемость); масштабный эффект в свойствах; граничные условия выделения элементов литосистем.
От характера дискретности твердого минерального вещества (пористость, пустотность, трещиноватость) зависят свойства жидкой и газообразной фаз, их подвижность, структура, физико-химическая активность. При прочих равных условиях вода в трещинах или сообщающихся пустотах является несравненно более подвижной, более динамичной, чем вода, заключенная в порах.
Организационные свойства литосферы
Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы — минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней, обусловливающих анизотропность, симметрию-диссимметрию. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.
Негэнтропийность сказывается и в большей или меньшей сопротивляемости литосферы изменениям ее компонентов, структуры и свойств при взаимодействиях. Главное проявление организационных свойств геологической линии организации материи можно видеть в том, что в силу информационных свойств геологического процесса в разных областях пространства в различное время создаются те же самые элементы (компоненты) литосферы с аналогичными отношениями и свойствами.
В ходе процесса эволюции литосферы воспроизводятся, с тенденцией к некоторому усложнению, иерархическое строение геологических объектов, определяемое уровнями организации вещества литосферы, и устойчивые, целостные парагенезы их элементов соответствующих уровней. Иерархическое строение и парагенезис — следствие организационных свойств литосферы.
Методы очистки сточных вод
В природе очищение сточных вод в реках и озёрах происходит естественным путём, однако этот процесс очень медленный и требует времени. Человек, вмешивающийся в естественный ход истории и препятствующий естественному развитию природных процессов, должен нести ответственность за вред, наносимый земле, на которой он живет и воздуху, которым сам же дышит.
В последнее время человечество, наконец, занялось разработкой методов очистки сточных вод. Для создания эффективных технологий использовались достижения и знания из различных областей наук.
На сегодняшний день существует несколько основных методов очистки. Их применение зависит от степени загрязнения воды, наличия вредных примесей, а также от каждой конкретной ситуации, в которой они используются.
Механический
Данный метод заключается в отстаивании и фильтрации воды. Для этой цели используются различные:
сита,
решётки,
септики,
навозоуловители.
Поверхностные загрязнения удаляются при помощи нефтеловушек и отстойников.
Такой метод очистки сточных вод позволяет произвести очистку до 75%, но, так как выделяются исключительно нерастворимые примеси, механический метод не очищает от органических соединений, растворённых в воде.
Этот метод является одним из наиболее примитивных, поэтому усложняющиеся требования к чистоте вод потребовали дальнейшего развития технологий очистки.
Химический
Сущность химического метода состоит в применении различных реагентов, вступающих в химические реакции с загрязнителями и превращающих их в нерастворимые осадки.
Благодаря химической очистке количество нерастворимых примесей в воде уменьшается на 95%, однако растворимых – только на 25%.
Существенным недостатком этого метода является высокая стоимость химических реагентов, что делает его малодоступным для широкого круга лиц. Поэтому химический метод чаще всего используется предпринимателями, чей бизнес связан с производством или крупными заводами и организациями, наносящими большой урон окружающей среде и потому берущими на себя ответственность за её сохранность. Такой метод чаще всего применяется в промышленности и производстве.