Лекційне заняття № 12 Повітряне середовище міста: заходи і технології захисту повітряного басейну

1. Санітарно-захисні зони.

2. Архітектурно-планувальні заходи.

3. Інженерно-організаційні заходи.

4. Безвідходні та маловідходні технології як засіб зменшення рівня забруднень атмосферного повітря.

5. Технології та технічні засоби для очищення промислових викидів у повітря.

Атмосферне повітря – це газова оболонка Землі зі своїм певним відсотковим складом газів в повітряному середовищі, з основними складовими, такими як азот – 78%, і кисень – 20%. Але добре відомо,що атмосферне повітря певним чином зазнає впливу різних факторів, зокрема і забруднень. Нині, досить гострою залишається проблема забруднення повітряного басейну, яка була особливо характерною як у ХХ столітті, так і в наш час. Під забрудненням атмосфери розуміють потрапляння речовин будь-якого походження, які або не властиві природному складу атмосфери, або знаходяться в концентраціях, що значно відрізняються від свого природного вмісту в атмосфері, і які шкідливо впливають на живі організми та пригнічують їхню життєдіяльність. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є промислові підприємства та енергетичні системи; нафтопереробна і транспортна системи; металургійна промисловість, теплоенергетика та багато інших факторів антропогенного і природного походження.

Слід відзначити основні особливості забруднюючих речовин і їх класифікацію:

1). Основні забруднювачі атмосфери - СО, SO₂ оксиди азоту, вуглеводні, тверді частинки.

2). Поліциклічні ароматичні вуглеводні

3). Сліди елементів (в основному метали)

4). Постійні гази (СО_2, фтоpхлоpметани і ін.)

5). Пестициди

6). Абразивні тверді частинки (кварц, азбест і ін.)

1. Санітарно-захисні зони.

Об’єкти, що є джерелами виділення в навколишнє середовище шкідливих речовин, варто відокремлювати від житлової забудови санітарно-захисною зоною (СЗЗ).

Розміри нормативної СЗЗ до межі житлової забудови встановлюють у залежності від потужності підприємства, особливостей технологічного процесу виробництва, характеру і кількості виділюваних в атмосферу шкідливих речовин. Відповідно до санітарної класифікації промислових підприємств розміри санітарно-захисних зон встановлюються в межах від 50 до 3000 м у залежності від класу небезпеки підприємства.

Поблизу підприємств із великою кількістю викидів шкідливих речовин санітарно-захисна зона формується у виді аеродинамічної системи, що складається з зелених захисних смуг і відкритих просторів між ними. Смуги доцільно розміщати під кутом 80—90° до основного напрямку вітру.

Розміри СЗЗ уточнюються при розрахунках розсіювання пилогазових викидів і можуть виявитися більше або менше нормативних. Якщо розрахунковий розмір СЗЗ більше нормативного, то приймаються міри для зниження обсягу пилогазових викидів або розмір СЗЗ установлюється відповідно до розрахункового.

При перебуванні промислового підприємства усередині жилої забудови і неможливості забезпечити дотримання розмірів СЗЗ відповідно до нормативів, необхідно забезпечити ступінь очищення пилогазових викидів до рівня ГПК на межі підприємства.

Отримані з розрахунку розміри СЗЗ повинні уточнюватися для різних напрямків вітру в залежності від результатів розрахунку забруднення атмосфери і середньорічної троянди вітрів району розташування підприємства.

2. Інженерно-організаційнепланування.

Основнівидиінженерно-організаційнихзаходівполягають у наступному:

Зниженняінтенсивності й організаціяруху автотранспорту. Для цьоговедетьсябудівництвооб'їзних і окружнихдорігнавколоміст і населенихпунктів, пристрійрозв'язокперетинаньдоріг на різнихрівнях, організація на основнихміськихмагістраляхруху по типі "зелена хвиля".

Збільшеннявисотидимарів. Чим вище труба, тимкращерозсіюванняпилогазовихвикидівватмосфері. Якщодимарвисотою 100 м дозволяєрозсіюватишкідливіречовини в радіусі до 20 км, то труба висотою 250 м збільшуєрадіусрозсіювання до 75 км. Найвища у світідимарвисотоюбільш 400 м побудована на мідно-нікелевомукомбінаті в Садбери вКанаді.

Вартовраховувати, що при викидах через високідимаріпідвищуєтьсязагальнефоновезабрудненняповітря. Зізбільшеннямвисоти труби різкозростаєїївартість, тому на практиці не рекомендуєтьсябудівництво труб більш 150 м.

Підвищенняшвидкостірухугазів у димарі. Цесприяєзбільшенню початкового підйомувикидів, поліпшенню умов їхньогорозсіювання. Зіншого боку, при цьомузростаєгідравлічнийопірдимаря і відповіднопитоміенерговитрати на транспортуваннягазів.

Оцінказабрудненняповітряногобасейну

Усіджерелазабрудненняатмосфери (рис. 3) посідаютьрізнемісце в забрудненніатмосфери. Скажімо, в земнійатмосфері в зависломустаніміститься 28600 000 тон пилу космічногопоходження. Вона складається з дужемілкихметеорнихчасточок, які з часом осідають на Землю. Вважають, що за рік на поверхнюЗемлівипадає у вигляді осаду 14300 000 тон цього пилу. Таким чином, протягомдвохроків весь пил повністюоновлюється. Пропускаючичисленніпробиповітря, відібрані з різнихвисот, скрізьфільтри з мікроскопічнимиотворами, вченіз’ясували, щопилинкискладаютьсяіззаліза, нікелю та кобальту, причомуосновначастканалежитьнікелю.

Автотранспорт даєблизько 70% усіхтоксичнихвикидів у атмосферу та 90% шумовогозабруднення в містах. Наприклад, в Ужгородівнесокавтомобільного транспорту в забрудненняатмосфери становить 91%, Ялті й Полтаві – 88%. Сімферополі – 83%. Львові – 79%, Києві – 78%, Чернівцях – 75%.

Оцінка стану повітряногобасейну, перш за все, враховуєвизначенняпотенційноїнебезпекийогозабрудненнязалежновід природно-кліматичнихчинниківконкретноїтериторіїмістачи району, щовизначаютьздатністьатмосферирозсіювати та адсорбуватишкідливідомішки. Цезалежитьвід характеру турбулентного обміну та швидкостівітру, наявностітуманів, рельєфумісцевості та іншихчинників. Несприятливий характер розсіюванняшкідливихречовинспостерігається, зокрема, при виникненнітемпературнихінверсій.

Інверсії – цетакий стан атмосфери, при якому температура в приземному шаріповітрязростає, а не зменшується, як цебуває у звичайнихумовах. При цьомунижня, меншнагрітаповерхняінверсійного шару внаслідокбільшоїщільностівідіграє роль екрану, відякого факел забруднюючихречовинвідбиваєтьсявідземлі й поширюєтьсянавеликівідстані.

5) Технології та очисні засоби для очищення промислових викидів в повітря

Поряд з існуючими методами очищенняповітрявідзабруднюючихречовин - електростатичними, біологічними, сорбційні, каталітичними, хімічними, в останні роки поширеннянабулиплазмокаталітичнітехнології (ПКТ) очищенняповітря. Своюназвуплазмокаталітичнатехнологіяберевідрозробоктехнологіїочищенняповітря на космічних кораблях.

Воснові ПКТ лежать два способирозкладаннягазоподібнихзабруднюючихречовин до елементарнихз'єднань (CO2, H2O): плазмохімічної і каталітичної.

Плазмохімічні технології.

Плазма, як відомо, є газ, молекулиякогоіонізовані. Плазма складається з багатьохкомпонентів: електронирізнихенергій, позитивні і негативнііони, нейтральнічастки. До нейтральних частокставляться як молекули й атомивосновномустані, так і молекули, атоми, радикали в збудженомустані.

Розрізняютьвисокотемпературну і низькотемпературнуплазми.

За наявностівисокотемпературноїплазми, газ практично повністюіонізований. Низькотемпературна плазма маємісце в електричнихрозрядах, щоформуютьсягазорозрядними установками. Така плазма іонізована далеко не повністю і міститьзначнукількістьнейтральнихчастинок.

В умовахнизькотемпературноїплазмифізико-хімічніпроцеси і реакціїпротікають в істотнонерівноважнихумовах, щопроявляєтьсяпо-різному: в значномуперевищеннісередньоїенергіїелектронів над середньоюенергієюважкихчастинок; в нерівноважноїфункціїрозподілуелектронів; в різниціпоступальної і коливальні температур; в значноперевищуєрівноважнуступіньіонізації газу і т.д. Ці та іншіфакторипризводять до великих концентраційчастинок в різнихквантових станах, щозближуєхарактернічасифізичних і хімічнихпроцесів. У такійситуаціїстаєнеможливимїхрозділити, а значить описати законами хімічноїкінетики. Тому моделіплазмохімічноїпроцесівносятьемпіричний характер і грунтуються, в основному, на результатипрактичногозастосуваннягазорозрядних установок.

Процесконверсіїшкідливихречовинвідбувається за наступниммеханізмом: забрудненийповітря проходить через газорозрядний реактор, в якомувідбуваєтьсяруйнуванняшкідливихречовинпіддієюнизькотемпературноїплазми та іншихфізико-хімічнихчинниківвпливу. А також, в результатіцихвпливіввідбуваєтьсязбудження молекул, атомів і радикалів, щоякісновпливає на роботу каталітичноїступеніочищення.

Каталітичний спосіб.

Каталітичнийспосібочищенняповітряявляє собою глибокеокисленняпродуктівковерсіі, щоутворилися в результатіпроходженняповітря через плазмохімічної реактор. У даномуспособізастосовуєтьсянизькотемпературнийкаталізатор, який, завдякиплазмохімічноїступені, починаєефективнопрацювати в діапазоні температур від 20 до 50 град.C.

Плазмокаталітичнатехнологіяочищенняповітрявідгазоподібнихшкідливихречовинунікальна, тому щодозволяєпроводитиглибокеочищеннявсього комплексу токсичнихсполук до CO2 і H2O починаючи з низьких температур. Крім того, технологіяунікальнатим, щоодночасно з газоочисткоювідбуваєтьсяпридушенняхвороботворноїмікрофлориповітря.