Глава 10

ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ГИДРОСФЕРЫ И ЗЕМЕЛЬ. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЧИСТОТЫ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

10.1. ЗАЩИТА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

10.1.1. Состав и расчет выбросов загрязняющих веществ

в атмосферу

Промышленные предприятия. Окружающий человека атмосфер­ный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производ­ственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиля­ционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическими выбросами цехов, выбросами ТЭС, транспортных средств и других источников.

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания природного газа и других топлив, испарениями растворителей, мою­щих средств, древесно-стружечных конструкций и т. п., а также ток­сичными веществами, поступающими в жилые помещения с приточ­ным вентиляционным воздухом. В летний период года при средней наружной температуре 20°С в жилые помещения проникает около 90 % примесей наружного воздуха, а в переходный период при темпе- ратуре 2,5°С — 40 %. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах, про­мышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом используемого сырья и материалов, характеристи­ками применяемых машин и оборудования.

Современное машиностроение развивается на базе крупных про­изводственных объединений, включающих заготовительные и куз- нечно-прессовые цехи, цехи термической и механической обработки металлов, цехи покрытий и крупное литейное производство. В со­став предприятий также входят испытательные станции, ТЭЦ и вспомогательные подразделения. В процессе производства машин и оборудования широко используют сварочные работы, механиче­скую обработку металлов, переработку неметаллических материа­лов, лакокрасочные операции и т. п. Ниже даны рекомендации по расчету выбросов загрязняющих веществ основными цехами маши­ностроительного производства. Источники и выбросы в атмосфер­ный воздух предприятий других отраслей подробно рассмотрены в [9 и 10].

Масса выброса /-го загрязняющего вещества

т_! = т_удПк( 1 - л), (^10Л)

где /я_уд/ — удельное выделение /-го загрязняющего вещества на еди­ницу продукции; П — расчетная производительность технологиче­ского процесса (агрегата и т. п.); к — поправочный коэффициент для учета особенностей технологического процесса; г\ — эффективность средств очистки выбросов в долях единицы; при отсутствии средств очистки Г| = 0.

Наиболее крупными источниками пыле- и газовыделений в атмо­сферу в литейных цехах являются: вагранки, электродуговые и индук­ционные печи, участки складирования и переработки шихты и фор­мовочных материалов; участки выбивки и очистки литья.

Удельные выделения загрязняющих веществ (кг/т) при плавке чу­гуна в открытых чугунолитейных вагранках и в электродуговых печах производительностью 7 т/ч приведены ниже:

Пыль Оксид уг- Углеводо- Оксиды Диоксид

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 1

'' 1' Г71 IT¹⁰"⁶ 103

К.Л*,у) = ^(1Л0) 108

спж₀ 112

Раздел II 124

ОПАСНОСТИ ТЕХНОСФЕРЫ 124

Глава 2 ИСТОЧНИКИ ОПАСНОСТЕЙ 124

ЗОНЫ С ВЫСОКОЙ СОВОКУПНОСТЬЮ ОПАСНОСТЕЙ В ТЕХНОСФЕРЕ 161

Раздел III 179

ЧЕЛОВЕК И ТЕХНОСФЕРА 179

Глава 5 195

КОМФОРТНЫЕ УСЛОВИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 195

Qv 213

Г л а в а 6 217

ВОЗДЕЙСТВИЕ ОПАСНОСТЕЙ НА ЧЕЛОВЕКА И ТЕХНОСФЕРУ 217

= 101g 278

—Ут-ю⁰'¹¹' 278

Раздел IV 308

ЗАЩИТА ОТ ОПАСНОСТЕЙ В ТЕХНОСФЕРЕ 308

Глава 7 308

ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ БЕЗОПАСНОГО ЖИЗНЕННОГО ПРОСТРАНСТВА 308

Глава 8 316

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЗАЩИТЫ ОТ ОПАСНОСТЕЙ 316

Глава 9 330

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 330

L = бв_Р/(С_Пдк ^— С_{п р}). 347

Рпр(^ух ~^dUр) ' 347

*_Е= Ю0(Е_тах- Е_т[п)/(2Е_ср), 361

пдв = 397

1-ехр (-кЧЬ) 433

h = н/tga, 442

c» = c_Q(w- 1)/(ще- 1), 458

7 462

о 527

<7) 573

IE 636

'4 636

L_p(J)<L_mu(J), (11.78) 698

L_p = Lj-L_z. (11.79) 698

Ш) = W). 699

мтщтщ 720

шшшшшш 720

-У ДА,- /L; 763

и-или? 769

# = #/Vc, 798

АР'=(Р_тах~Р₀) 808

m_TZ 100 1 808

(12.1) 810

Раздел У 918

УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 918

Къу = {Кы + Къ2 + ... + Кът)/п, 937

у_бт=Ху_б,+я_п, ^(16Л) 967

с_л/ Н^К_Э0ТХ!) 977

* | Й % а Е 3 996

Марганец¹ при газовой резке легированной стали 0,255 Мп/100

Оксиды хрома* при резке высоколегированной стали ... 0,0655 Сг/100

В вентиляционный воздух на участках пайки и лужения выделя­ются токсичные газы (оксид углерода, фтороводород), аэрозоли (сви­нец и его соединения) и т. п. Удельные выделения аэрозоля свинца (размер частиц 0,7...7 мкм) при лужении и пайке оловянно-свинцо- выми припоями ПОС-40 и ПОС-61 при пайке электропаяльниками мощностью 20—60 Вт составляют 0,02—0,04 мг/100 паек; при луже­нии погружением в припой (отнесено к поверхности ванны) — 300...500 мг/(м² • ч); при лужении и пайке волной (отнесено к поверх­ности волны) — 3000...5000 мг/(м² • ч).

В окрасочных цехах токсичные вещества выделяются при обезжи­ривании поверхностей органическими растворителями перед окра­ской, подготовке лакокрасочных материалов, нанесении их на по­верхность изделий и сушке покрытия. Воздух, удаляемый вентиляци­онными отсосами от окрасочных камер, напольных решеток, су­шильных установок и других устройств, всегда загрязнен парами растворителей, а при окраске распылением, кроме того, окрасочным аэрозолем. При окраске изделий порошковыми полимерными мате­риалами в вентиляционном воздухе содержится пыль.

Концентрации вредных веществ в вентиляционных выбросах, удаляемых от мест окраски, зависят от состава и расхода лакокрасоч­ных материалов, способа их нанесения на окрашиваемую поверх­ность, устройства вентиляции, окрасочного оборудования, метода окрашивания. В вентиляционных выбросах окрасочных цехов могут содержаться окрасочный аэрозоль (до 1 т/и³) и пары растворителей (до 10 т/и³).

Масса паров растворителей, выбрасываемых в атмосферу от окра­сочного и сушильного оборудования,

m = mikik₂k₃(l -г|_Р),

где т_х — расход лакокрасочных материалов, г/ч; к_х — доля раствори­телей в лакокрасочных материалах (при покрытии лаком в лакокра­сочных машинах к_х равен 0,6 и 0,8 соответственно для металлических и деревянных изделий); к₂ — коэффициент, учитывающий количест­во выделяющегося растворителя из лакокрасочного материала за вре­мя окраски и сушки (для камер окраски распылением к₂ = 0,3, для су­шильных установок 0,7); к_ъ — коэффициент, учитывающий поступ­ление паров растворителей в рабочую зону (обычно 2...3 %); к_ъ = 0,975; г|_р — эффективность улавливания паров растворителей в системе очистки вентиляционных выбросов (для гидрофильтров 0,3...0,35).

Масса выбросов аэрозоля от окрасочного оборудования с венти­ляционным воздухом в атмосферу

т_а = т_хк_Ак₅(\ - т|_а),

где к_А — доля лакокрасочных материалов, расходуемых на образова­ние окрасочного аэрозоля; зависит от способа распыления краски; к₅ — коэффициент, учитывающий поступление окрасочного аэрозо­ля в рабочую зону; обычно к₅ = к_ъ\ г\_а — эффективность улавливания окрасочного аэрозоля гидрофильтрами; обычно 0,92...0,98.

Значения к_х и к_А для различных способов окраски металлических изделий приведены ниже:

Распыление:

пневматическое

безвоздушное. . Электроосаждение

Окунание

Струйный облив.

0,4 0,3

0,22 0,25

0,1 0,35 0,25

Энергетические установки. Много загрязняющих веществ посту­пает в атмосферный воздух от энергетических установок, работаю­щих на углеводородном топливе (бензине, керосине, дизельном топ­ливе, мазуте, угле и др.). Количество этих веществ определяется со­ставом, массой сжигаемого топлива и организацией процесса сгора­ния.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепловые электрические станции (ТЭС).

Основные вещества, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках,— нетоксичные диок­сид углерода и водяной пар. Однако, кроме них, в атмосферу выбра­сываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, несгоревшие частицы твердого топли­ва и т. п.

При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. Например, подмосков­ные угли имеют в своем составе 2,5...6,0 % серы и 30...50 % золы. Мате­риальный баланс современной угольной ТЭС показан на рис. 10.1.

Перевод котлов на жидкое топливо (мазут) существенно умень­шает образование золы, но практически не снижает выбросы диокси­да серы, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат 2 % и более серы. Дымовые газы, образующиеся при сжигании мазу­та, содержат, кроме того, оксиды азота, газообразные и твердые про­дукты неполного сгорания. Так же как и при сгорании твердого топ­лива, отходящие газы содержат соединения тяжелых металлов. При сжигании природного газа в дымовых выбросах содержатся оксиды азота.

Исследования показывают, что вблизи электростанции, выбра­сывающей в сутки 280...360 т диоксида серы, максимальные концен­трации его с подветренной стороны на расстоянии 200...500, 500... 1000 и 1000...2000 м составляют соответственно 0,3...4,9; 0,7...5,5 и 0,22...2,8 мг/м³.

С0₂, 560 т/ч

Рис. 10.1. Материальный баланс современной угольной ТЭС мощностью 1000 МВт с эффективностью очистки выбросов от твердых веществ 0,99: 1 — электрофильтр; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 — генератор; 5 — конденсатор

Автомобильный транспорт также является источником загрязне­ния атмосферы. Так как число автомобилей непрерывно возрастает, особенно в крупных городах, то растет и валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Автотранспорт относится к движущимся ис­точникам загрязнения, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха.

Токсичными выбросами ДВС являются отработавшие и картер- ные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу по­ступает ~ 45 % углеводородов от их общего выброса. 270

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, основные из кото­рых приведены в табл. 10.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (ди­зельное топливо).

Анализ данных, приведенных в табл. 10.1, показывает, что наи­большей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большого выброса оксида углерода, оксидов азота, углеводородов и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, кото­рая в чистом виде нетоксична. Однако частицы сажи, обладая высо­кой адсорбционной способностью, несут на своей поверхности час­тицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Сажа может длительное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увеличивая время воздействия токсичных веществ на человека.

Таблица 10.1. Состав отработавших газов ДВС

Компонент	Объемная доля компонента, %		Примечание
	карбюраторные ДВС	дизельные
Азот	74...77	76...78	Не токсичны
Кислород	0,3...8	2...18
Пары воды	3,0...5,5	0,5...4,0
Диоксид углерода	5,0...12,0	1,0...10,0
Водород	0...5,0	-
Оксид углерода	0,5...12,0	0,01...0,50	Токсичны
Оксиды азота (в пере­	До 0,8	0,0002...0,5
счете на N205)
Углеводороды	0,2...3,0	0,009...0,5
Альдегиды	До 0,2 мг/л	0,001...0,09 мг/л
Сажа	0...0,04 г/м3	0,01...1,1 г/м3
Бенз(а)пирен	10...20 мкг/м3	До 10 мкг/м3

Состав отработавших газов ДВС зависит от режима работы двига­теля. У двигателя, работающего на бензине, при неустановившихся режимах (разгоне, торможении) нарушаются процессы смесеобразо­вания, что способствует повышенному выделению токсичных про­дуктов. В дизелях с уменьшением нагрузки содержание токсичных компонентов отработавших газах уменьшается, а при работе на режи­ме максимальной нагрузки возрастает за счет роста выбросов оксида углерода, оксидов азота и углеводородов.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в соста­ве отработавших газов, зависит от общего технического состояния ав- томобилей и особенно от двигателя — источника наибольшего за­грязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4...5 раз. Применение этилирован­ного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызы­вает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соедине­ниями свинца. Около 70 % свинца, добавленного к бензину с этило­вой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработав­шими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40 % остается в атмосфере. Один грузовой автомо­биль средней грузоподъемности выделяет 2,5...3 кг свинца в год. Кон­центрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:

Концентрация свинца в бензине, г/л 0,15 0,20 0,25 0,50 Концентрация свинца в воздухе, мкг/м³ 0,40 0,50 0,55 1,00

Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина неэтилирован­ным.