6.2. Инженерные решения проблем защиты окружающей среды

6.2.1. Защита атмосферы

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т.д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия глобального характера.

Основными видами загрязнения воздушного бассейна являются тепловое загрязнение и загрязнение вредными веществами. Для защиты атмосферы от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения наряду с экологизацией технологических процессов используют следующие меры:

– очистку газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– устройство санитарно-защитных зон;

– архитектурно-планировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов предусматривает, например, замену местных котельных установок на централизованное тепло, предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ, применение рециркуляции отходящих газов и др. Первоочередной проблемой также является создание экологически “чистых” видов транспорта.

Нынешний уровень развития экологизации технологических процессов недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу, поэтому на предприятиях используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы основан на оседании частиц под действием центробежных сил и сил тяжести.

Мокрые пылеуловители (скрубберы, турбулентные газопромыватели и др.) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Мокрые пылеуловители более эффективны по сравнению с сухими и незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов.

Фильтры (тканевые, зернистые) задерживают мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости (250–300°С), фильтровальные металлические ткани (до 800 °С).

Электрофильтры – наиболее совершенные аппараты для очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0—99,5%). Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду коронирующего электрода. Основной недостаток электрофильтров – большой расхода электроэнергии.

Наиболее эффективны комбинированные методы очистки от пыли. Например, отличные результаты дает очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей до очисткой в скрубберах, а также в электрофильтрах.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей подразделяют на три основные группы:

а) поглощение примесей путем применения каталитического превращения токсичных компонентов промышленных выбросов в безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами;

б) промывка выбросов растворителями примеси – абсорбционный метод, который основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей, аммиака и др.; например, газообразные цианистые соединения абсорбируют раствором железного купороса. Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют абсорбером;

в) поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопической структурой (адсорбционный метод). Этот метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов - твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты, сланцевая зола и другие вещества).

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня соответствующего ПДК. Рассеивание пылегазовых выбросов осуществляют с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. Однако применение высоких дымовых труб помогает уменьшить лишь локальное дымовое загрязнение, не решая в то же время региональных проблем выпадения кислотных дождей. Рассеивание вредных веществ в атмосфере – это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные устройства не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.

Защита населения от вредного воздействия загрязненного атмосферного воздуха связана также с устройством санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными решениями.

Санитарно-защитная зона – это благоустроенная и озелененная газоустойчивыми породами деревьев и кустарников полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства (выбросы пыли и иные виды загрязнения среды). Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.