Теоретические основы защиты окружающей среды

(конспект лекций)

Содержание

Введение 3

1. Принципы нормирования воздействия на окружающую среду. 5

2.Классификация основных процессов, применяемых для защиты окружающей среды. 16

3.Гидромеханические процессы 18

3.1. Гравитационное разделение 18

3.2. Разделение неоднородных систем в поле центробежных сил 21

3.3. Разделение на пористых слоях (фильтрация) 23

3.4. Осаждение под действием электрических сил 25

3.6. Осаждение взвешенных частиц при контакте газов с жидкостью («мокрая» газоочистка) 27

4.Массообменные процессы 30

4.1.Общие сведения о массообменных процессах 30

4.2. Равновесие при массопередаче 31

4.2.1.Фазовое равновесие. 31

4.2.2.Материальный баланс массообмена. Рабочая линия. 33

4.2.3.Направление массопередачи. 35

4.3. Скорость массопередачи 36

4.3.1. Перенос вещества внутри фазы 36

4.3.2. Механизм процессов массопереноса. 38

4.3.3.Уравнение массопередачи. 39

4.3.4.Зависимость между коэффициентами массопередачи и массоотдачи. 40

4.3.5. Движущая сила процессов массопередачи 41

4.4. Абсорбция 46

4.5.Адсорбция 47

4.5.1. Механизм процесса адсорбции 47

4.5.2. Скорость процесса адсорбции 50

4.5.3. Динамика адсорбции. Уравнение Шилова. 52

5. Химические процессы 55

5.1.Стехиометрия химических превращений 55

5.2.Термодинамика химических превращений 56

5.3.Химическое равновесие 57

5.4.Скорость химических реакций 59

5.5.Механизм химических реакций 65

6. Физическое (энергетическое) загрязнение окружающей среды. 68

6.1. Механическое загрязнение 69

6.2.Электромагнитное загрязнение. 74

6.3. Основные принципы и методы защиты от вредных физических (энергетических) воздействий 82

6.3.1. Защита от шумового воздействия 83

6.3.2. Защита от электромагнитных полей 86

6.3.3. Защита от инфракрасного и ультрафиолетового излучения 87

6.3.4. Защита от ионизирующего излучения 88

Введение

С точки зрения современной науки геофизическая оболочка Зем­ли представляет собой ноосферу - сферу взаимодействия компонентов биосферы и человеческого общества. В результате с позиций человека и человеческого общества современная среда его обитания (окружающая среда) представляет собой совокупность природных объектов и объектов созданных волей и трудом людей (природно-антропогенных и антропогенных объектов).

Таким образом, под «окру­жающей средой», понимается совокупность естественных и изменен­ных природных условий обитания человека и производственной дея­тельности общества.

Окружающая среда - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов (Федеральный Закон «Об охране окружающей среды»,статья 1).

Компоненты природной среды - земля, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле.

Природные объекты - естественные экологические система, природные ландшафты и составляющие их элементы (компоненты природной среды), сохранившие свои природные свойства.

Природно-антропогенный объект - природный объект, измененный в результате человеческой деятельности или объект, специально созданный человеком, обладающий свойствами природного объекта и имеющий рекреационное и защитное значение.

Антропогенный объект - объект, специально созданный человеком для обеспечения его социальных потребностей и не обладающий свойствами природных объектов.

В процессе бытовой и производственной деятельности человече­ское общество неизбежно влияет на окружающую среду, которая не­медленно или через определенный промежуток времени реагирует на это влияние и оказывает обратное положительное либо отрицатель­ное действие.

Деятельность человека все глубже проникает в биосферу — об­ласть активной жизни оболочки Земли, включающей нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, которые заселе­ны живыми организмами. Толщина этой оболочки (40...50 км) ни­чтожно мала по сравнению с диаметром Земли, доступна для челове­ческой деятельности и чрезвычайно ранима. Воздействие человека на биосферу тесно связано со все возрастающими темпами научно-тех­нического прогресса и необходимостью решения возникающих со­циально-экономических задач.

Развитие мирового общественного производства идет все уско­ряющимися темпами, и размеры ущерба, наносимого окружающей среде, увеличиваются при этом так, что их уже невозможно преодо­леть естественным путем, без использования глубоко продуманного комплекса законодательных, инженерно-технических и технологи­ческих мероприятий, затрагивающих все сферы производственной деятельности человека.

Основным недостатком большинства технологических процессов, реализуемых в настоящее время, является их незамкнутость по отношению к объектам окружающей среды. Это означает, что сырье и материалы, поступающие в технологический процесс неполностью превращаются в готовую продукцию – цель технологического процесса.

В результате материальный баланс любого технологического процесса выглядит следующим образом:

СМ = ГП + А + В + О,

где СМ – сырьевые материалы, поступающие в технологический процесс;

ГП – готовая продукция;

А – выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;

В – сбросы загрязняющих веществ в водные объекты;

О – отходы.

Уровень воздействия на окружающую среду (УВОС) укрупнено может быть оценен как:

,

где К_А, К_В, К_О – соответственно, коэффициенты относительной экологической опасности выбросов, сбросов и образующихся отходов.

В настоящее время под коэффициентами относительной экологической опасности понимаются величины, обратные безопасным концентрациям веществ, входящих в состав выбросов, сбросов и отходов в окружающей среде (ПДК).

Господствующая много лет вера человечества в неисчерпаемость при­родных ресурсов, ошибки в планировании, безответствен­ность и бесконтрольность нанесли и продолжают наносить невоспол­нимый ущерб окружающей среде.

Защита окружающей среды - составная часть концепции устой­чивого развития человеческого общества, означающей длительное непрерывное развитие, обеспечивающее потребности ныне живущих людей без ущерба удовлетворению потребностей будущих поколе­ний. Концепция устойчивого развития не сможет реализоваться, если не будут разработаны конкретные программы действий по пре­дотвращению загрязнения окружающей среды, включающие в себя организационные, технические и технологические разработки по развитию ресурсе-, энергосберегающих и малоотходных технологий, снижению газовых выбросов и жидкостных сбросов, переработки и утилизации промышленных и бытовых отходов, уменьшению энерге­тического воздействия на окружающую среду, усовершенствованию и использованию средств защиты окружающей среды.

Таким образом, для снижения уровня воздействия на окружающую среду при реализации той или иной технологии возможны два пути:

1. Увеличение выхода готовой продукции из используемых сырьевых материалов (принцип малоотходности технологий). За счет снижения валового количества веществ, удаляемых из технологического процесса, общий уровень воздействия снижается.

2. Снижение количества и токсичности загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду за счет улавливания или обезвреживания выбросов, сбросов, обезвреживания или уничтожения отходов.

В настоящее время в качестве приоритетного направления в снижении уровня воздействия технологических процессов на окружающую среду реализуется второй путь.

Предметом данного курса будет изучение закономерностей различных процессов, используемых в промышленности для очистки пылегазовых выбросов и сбросов, обезвреживания и утилизации отходов. Необходимость изучения закономерностей этих процессов заключается в необходимости обеспечения оптимального проектирования технологических установок (аппаратов) для очистки выбросов, сбросов, обезвреживания и утилизации отходов.