Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
скан.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
25.03.2015
Размер:
2.73 Mб
Скачать

АНАЛИЗ методики ПМ01МСК1Ы

ОЦЕНКА КРИТЕРИЕВ ЭКОЛОГИЧЕСКИ

БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯИ

УРОВНЯ УСТОЙЧИВОСТИ

ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Е.А. Мацнева, Е.Р. Магарил

Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни

Г-

ментс| ленч- марк инвес о прирс и т.д., личных

V

*

к

С

и

3

f

>'

л

il

ft

3

(

t

t

(

t

i

s

c

*

t

t

l

I

1

t

c

t

t

Кконцу XX в. техногенная модель экономики исчер­пала себя и ее заменила концепция развития, рассчитан­ная на долгосрочное существова­ние человеческой цивилизации во взаимодействии с природой. Основополагающие принципы этой концепции были озвучены на Конференции ООН по окру­жающей среде и развитию в 1992 г.

В деятельности современных промышленных предприятий экологический аспект играет значительную роль. Государ­ствами выделяются средства для финансирования ряда природо­охранных мероприятий, вводят­ся законодательные акты, рег­ламентирующие эту деятель­ность.

В России еще 1 апреля 1996 г. был введен в действие указ Пре­зидента №440 о концепции пе­рехода РФ к устойчивому разви­тию, четко определяющий, что "никакая хозяйственная деятель­ность не может быть оправдана, если выгода от нее не превыша­ет вызываемого ущерба", а с; ,,

"ущерб окружающей среде дол­жен быть на столь низком уров­не, какой только может быть ра­зумно достигнут с учетом эконо­мических и социальных факто­ров" [1]. 17 ноября 2008 г. подпи­сана "Концепция долгосрочного социально-экономического раз­вития РФ на период до 2020 г.". Основной целью в сфере приро­допользования для Россия, обла­дающей уникальным природным потенциа лом , согласно этому до­кумент) является реализация конкурентных преимуществ за счет сохранения качества, повы­шения эффективности использо­вания природных ресурсов и сокращения негативного воздей­ствия на окружающую среду" [2].

Концепция устойчивого раз­вития призвана как на уровне страны, так и отдельного предп­риятия сохранять природный потенциал и одновременно эф­фективно использовать природ­ные ресурсы.

Состояние устойчивого раз­вития предприятия может быть охарактеризовано совокупной оценкой качества процессов, протекающих на предприятии, представленных значимыми по­казателями — критериями. В ка­честве процессов могут быть вы­делены производство, сбыт; за­купки. отдельными процессами могут быть бухгалте; чети-

ка, промыйтент> v ас ность н охрана труда, что определяется чедификон деятельности ком- 'ынии. В зависимости от воздей-

практических задач, tckw индивидуальных особен^! предприятия механизм »£ вето развития может себя множество “•

ШЙМпанизаоюнло-упрь технологических. чых> Финансовых!НЫХ> реализации иных мероприятий латриваемых в раз- пектах.

В частности, врамках предприятия возможно рас­смотрение отдельного процесса Экологическая безопасность’ Его критериями могут служить плата за превышение ПДС и ПДВ, плата за размещение от­ходов производственной дея-

льности, затраты на рекульти- щию, наличие предписаний штролирующих органов, по­датели уровня шума, радиа- 1и, вибрации, электромагнит- лх излучений (ЭМИ), состава шцентрация вредных выбро- >в и сбросов и т.д. [3].

Рассмотрев большое коше­но критериев, можно выделить тних самые значимые и на их;нове составлять план мероп-1ЯТ1Ш по экологии.Благодаря кой оценке процессов квали-Мни,--рванный управляющийэх эдить влияние отдель-

иев на качество каж-)Т о ш --оса. Именно совощ-апроцессов служит

АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ

НА

; объем добычи

; уровень I ИСО 14001

Ростехив/на

И|Ч'!«Ы)ИСМЙС

gtfUltHO

1 ПО tooiMX

IUVMB

Ш1С

<■ тищ—т*н*ф1 ih 11» щ

1 tU" мЧМСМЫХ

Ц|

НА

1 объем

уровень jOHSASlSOOl

РосПрирод•

прсшлшомис

|НЧ» ш мним

рл ншцнм

нвдлор

иди

нрирояе

i

OXJWHHMV

МС|Ч>ПрИ1П Ujt

; ~ ..А

ОбЪВМ отводов

УрОВСНЬ

размещение

1фОИт\ДСТ**1

вибрации

отходов

npIMW'ttHHtUft

уровень

MACVA

ЭМИ

выбросов*

бросок.

Дерево критериев

МАССЫ

процесса

ОПАСНОСТИ

Экологическая

отходов

безопасность*"

ЩХШ HHVICtBki j

taipatM НА )\ч \! UiMRt штс.:ш ] Внедрение План*I *wvi«44‘4i4,Ktte | фтическсчх) I «кинетических1Нлжчиг

I м«чуш'мхти, [ | iKiaeHcniH* 2 программ [ чрМЛимииЯ

Таблица 1. Шкала оценки значимости критериев

Оценка в баллах

Степень значимости критерия

Н5И

Значимый в полной мере

Явно значимый

"3"

Значимый

Малозначимый

Незначимый

ни'»'-* »нч ,|А аы<-ч>коКОНКУРС-

25 р№»

\ »л>ЙЧИВОС1 Ь предприятии,

»«ггеритустся широким мабо- 1\4лшмны\ критериев, среди '>5уч>ы\ выделяют финансово- Аномические (финансовая ус-Ч*зчных:тъ предприятия), праао- ^ (выполнение требований за-v оиодател ьства), социальные

.осведомленность и компетсит* „ость персонала и т.д.), органи­зационные (в том числе эффек­тивно функционирующие систе­мы менеджмента качества, эко­логического менеджмента), про­изводственные (безотходность производства, экологическая бе­зопасность и тл.), маркетинго­вые (уровень конкурентоспособ­ности продукции предприятия на рынке и тл.), управленческие (результативность управления бизнес-проиессами и тл.) [4].

Типичное дерево критериев процесса "Экологическая безо­пасность" представлено на ри­сунке. В отдельном процессе 'Экологическая безопасность" выделено шесть критериев. Та­ких критериев может быть и больше, в зависимости от специ­фики деятельности предприятия. Каждый критерий, в свою оче­редь, подразделяется на состав­ные "подкритерии" и т.д.

В процессе определения и обоснования критериев учитыва­ются следующие основные тре оования:

  1. Согласован честь и непро

тиворечивост ериев. Поке

затем, шиит ые в качестве

критериев од процесса, не

должны дубль ть учет одних

и тех же асг . ов возможных действий; требуется достаточ­ность и полнота состава показа­телей оценки, соответствие пос­тавленным целям.

  1. Минимизация количества показателей. С ростом их числа существенно снижается досто­верность оценок и, как след­ствие, эффективность метода; значения критериев должны быть реальными, численными и достижимыми.

  2. Привлечение сведений об относительной важности част­ных критериев для эффективно­го выбора из многих альтерна­тив. а также дополнительной ин­формации о предпочтениях лица

риничаюшего реше н ия (Л П Р) а предприятии

  1. Приведение значений кри­териев, а затем исовокупной оценкипроцесса к балловой сис­теме (как правило, экономичес­кий смысл и единицы измерения критериев различны: шт., чел, %, тыс.шт., ед, иtjx., поэтому срав­нение численных значений этих критериев представляется доста­точно сложной проблемой |3]).

Множество кригерне» каждо­го процесса, которых на предп­риятии, как правило, несколько, приводит к необходимости вы­бора наиболее значимых. Для ре­шения этой задачи целесообраз­но использовать методы экспе- ОТ НОЙ ОН С И кн Г51

О Н.С f* КП СОСТОЯ ИИЯ уСТОЙЧП

нос гi) трсб у от i«с пол ьзове *• \ \ я ко.млектмноыхч а нс нндипиду- с1Л ЬiiЫX Жеi iCp l кых оценок,1-ДК как каждый процесс на крупном промышленном предприятии охватывает деятельность сразу нескольких служб, подразделе­ний, участков, цехов, со свой- ственной им спецификой дея­тельности, а значит необходимо привлечение группы экспертов, являющихся специалистами в разных областях. Как правило, это главные специалисты (про­фессионалы) — высококвалифи­

цированные сотрудники с опы­том работы в данной сфере, оценки и суждения которых ЛГ1Р считает важным учитывать при принятии решений |6|. Ко­личество экспертов определяет­ся в зависимости от важности решения и сущности оценивае­мого процесса, но не может быть менее 10 человек.

Эксперты располагают дан­ными (анкеты, опросные листы, результаты тестов и пр.), позво­ляющими оценить по пятибал­льной системе степень значи­мости предложенных критериев. Пятибалльная система (табл. 1) привычна и обеспечив дет воз­можное :ь представительной оценки, степени важности и тон являетсяматрица оценок, за­лаженных дляоценки критериев каждым экспертом. По процессу "Экологическая безопасность" предложено шесть критериев (табл. 2).

Оценка критериев произво­дится методом экспертной оцен­ки, в ходе которой эксперт оце­нивает предложенные критерии, опираясь на собственный опыт и суждения [6].

MteUXAHKM ill'Ultlt* *H

V лоном*» if М*циии «hi uitWMtt цци Н|Н*)кНН^Н «|ЦМ1||

Mttyt

IP

ни

\

а

4

4

ц

и

р

м

16

1 ММ (н 1М

1 TVbbvii'"

4

S

5

*%

4

щ

и

h

4

4

2 Захраты на

.«ычлоь ЦЧ»Ч ЬИА •M|M)n|4lAUW

4

ь

9

4

4

\

ц

й

1

Й

4|

3 KCUBNtVI- венные ПСКАМТАЛИ

3

4

1

h

4

ь

4

ц

4

1

»м

4- ПОьАМТАЛИ экогкччзчео кой безопасности

2

\

2

i

4

1

4

1

к

S. Внедрение экологических программ

I

\

1

9

1

4

I

1

и

6- Наличие предписаний

1

\

1

a

1

9

1

j

«I

1

id

“Итого S = 899

4М11.ИШ*р,

Hltifh

HUIIUU Hi 1 I'WlllMf н

ft

(1

I'WI/iVtH

hi him itf

11ИИ S' 1U - 1^4

1

111

too

8

I I

1PI

4

14

f<№

6

la

184

5

1

ч!

Ц \

0.095

L

С ПОМОЩЬЮ коэффициента конкордпции Кэнделла оцсптаа ется степень согласованности мнений экспертов:

W = \2$/[п1*(к'-к)\

= 12-899/110Ч6‘ — 6)| = 0,51, (I) где к—Ь — число факторов; т=10 — число экспертов,

Коэффи цие н г конкардации может изменяться от 0 до 1, Ес­ли он существенно отличается от нуля (WaO.S), то можно считать, что между мнениями экспертов имеется определенное согласие. Если коэффициент конкор- дации недостаточен (W<0,5), то организаторами экспертизы про­водится анализ причин негатив­ного результата. Такими причи­нами могут быть нечеткие поста­новка вопросов или инструктаж, неправильный выбор факторов, подбор некомпетентных экспер­тов, возможность сговора между ними и др.

В данном случае коэффици­ент конкордации больше 0,5, что дает основание считать мнения экспертов согласованными.

При W&0,5 проверяется гипо­теза о неслучайности согласия экспертов. Для этой процедуры используется критерий Пирсона, рассчитываемый по формуле

|Ш = Wm{k-1) = 0,51-10(6-1) — = 25,5, (2)

где (£-1) — число степеней сво­боды.

Для наглядного представле­ния определяются удельные веса факторов по их влиянию на це­левой показатель. При этом удельный вес фактора

Ш = 2 (Л-Л/-Г1)/*(*-Ы), (3)

те 4/ мрмн фаынря

ТУММВЫМ р'ИН-П|<Н1М1НН|

Ml Hp|ilMI(H4MllM:l'» IIB.MII

1врирц по мрннры-v " »1*манн1'1В1

ком Риинив иимв’ iHlipmiiWM мв

ТОЛПМ НЫОН|Н11н|Н»| | |Н||П( t)(f|

чимые, i p ip, v HHiipi.Hi уаим.ным вес сосihihuit I ЩйШйii,i

Ни

В*

ГНКНМ ОО/Ц устиичшнч ню ионные ятнцм

одЦКН ОЫПО/1

HfltH hijHHUfHi

Ама/им ичмые расчеты^ и liu tjm i <;>i дли псех других О'чг ом, и tie отобранным * ЧНМЫМ критериям a МЩ. (Wi'M и должна производит^ |""т|и| текущего уровня |ш 4"i промышленного предпрИя

чах критериев для оценю,

включает следующие

"/з н/юцее 11ч чтим;

I fifth nie/m очп“' ■ не) htii процесс;

v ■ ны!"1 I, /иное,

г,иной оценки путем априорного ранжирована

ПрРЯЛШК'сю Ч- I'OOrf,

  • HpOUCphU I С,

now;

  • решен иропоние о определение уделыюго веса критериев;

  • выбор точи иы\ К/ттериев die оценки текущего уровня устойчи­вости.

Произведенное оценки устойчивости дает возможность предп­риятию вывинти тик питтисмыс "узкие места" для повышена уровни уетшттшео />п ши тип, что позволит удержать свои позиции IU3 вин око конкурентном рынке и о условилх экономической неопре­деленности-

Литература

(ih

инишспш и неслучайности согласия шыр-

1. Указ Првтидонти |*<I Российской Федерации кстан Российской Федерации, 1446, 15.

Puciiopamt'iiiib ПрПаительетм 1’<1» от 17 ноября 2008 г.N 1662-роб!т ворждонии кота ИИ долгосрочного снпиильно-экономического

Российской * I |1М 1111 И (IK

ч о| (И 1996 г.

Ns 440 "О Концепции переход УгиШ<Ш1Шму развитию"// Собрание законодатель-

http://www.piihi in 14.04.2012)

  1. Мннт-мы 1 эопаоностыо конференции

  1. Маинопи in

JOIUICHOC'IMO //<

конференции Ю 11 мам

период

до

2020

н |,1. и н 1 иг | ц/| ро/р И m */Нос/94365/(дата

развита года. URL обращения

II»

рил 10. I*. / г

IV ' {ен 1*11 к tin '1)10. У Г ГУ \'|.< «рил 1C. I*. / <

■a V Заочной ЛИ I, УГГУ УИН

управления экологической (*• I родной научно-практической атеринбург: УГГУ-УПИ, 2010. управления экологической к- родной научно-практической I к атеринбург: УГТУ-УПИ, 2011.

*>, Орлов Л.II, Менеджмент: Учебник. М.г Изумруд, 2003. б, Ромонпнкоп I|,|i, Унраидспчсекис репюния. М.: МИЭМП, 2010. ■

56

Dkoxioimh и промышленность России, февраль20)3


Я.В. Чистяков, А.А. Махнин, Н.Л. Гурылёва, Н.И. Володин

Московский государственный университет путой сообщения, ярославский филиал,

Ярославский государственный технический университет

Одними и) наиболее распространенных тех­ногенных загрязнителей атмосферного воздуха являют­ся различного рода пыли, со­держащиеся в отходящих вен­тиляционных и технологичес­ких га »ач В связи с этим оче­видна необходимость пылеу­лавливания но всехтехнологи­ческих процессах,при которых происходит ПЫЛСНЫЛС1 ним относятся обогащение р и первичная переработка по­лезных ископаемых сушка и обжигтернистых и порошко- образныхматериалов, тонкое измельчение и классификация полидисперсиых материалов, функционирование пневмотра­нспорта и др. Довольно высо­кая эффективность пылеулав­ливания на промышленных предприятиях зачастую дости­гается только путем последова­тельной установки аппаратов различного типа, что в конеч­ном итоге приводит к увеличе­нию габаритов, металлоемкос­ти и материальных затрат.

Кроме этого, от надежности и эффективности работы пы­леулавливающего оборудова­ния зависят потери самых цен­ных, в большинстве случаев тонкодисперсных фракций продуктов, а также загрязнён­

ность и запыленность воздуха в горных выработках, в цехах, на предприятиях и на большой территории окружающего их пространства.

В РФ ежегодные выбросы твердых веществ составляют около 3 млн т. В связи с этим очевидна актуальность работ, направленных на исследование и повышение эффективности процесса очистки и в необхо- шмых слу чаях классификации явленной пыли (особенно мел кодисперсной).

Отечественная промышлен­ность на протяжении многих лет выпускает малоэффектив­ные, особенно для мелкодис­персной пыли (< 10 мкм), цик­лоны, которые занимают проч­ное место среди наиболее распространенных в промыш­ленности пылеуловителей. Этим объясняется повышен­ный интерес к разработке но­вых конструкций аппаратов, альтернативных широко расп­ространенным циклонам, и методам их инженерного рас­чета. Считается, что наиболее эффективным осадителем яв­ляется противоточный циклон с собственным приемником пыли, в котором транспорта- ; - ч ■. I него пыль поток га-

ооъеме замедляет движе­

ние И происходит формнроь ’ ние слоя из частиц. При выдел и стоя некоторое копии,' стпо чистин диаметром мс*. 1 10 мкм. Однако эти пылсос, 1 дител и имеют относится 1 большие размеры и несмотр, на кажущуюся простоту цщ. I лонных аппаратов протекаю. I шие и них гидродинамически* IИР01НЧ СЫ ДОСТаТОЧНО СЛОЖНЫ|/ I не поддаются аналитическою I|йс • I целого ряда серьёз-иы гпущений (I — 3].

В работе [4] приведены копи рукции пылеуловителе* нового поколения, работа ко­торых основана на сочетании* | одном аппарате центробежной и инерционной сепарации пы­ли при скоростях газопылевого потока в рабочих зонах пьвд- ловителя, составляющих от 15 ! до 20 м/с, что как минимуме!

~ 5 раз превышает скорости! промышленных циклонах.Пы- j леулопитсли приведенных конс­трукций позволяют не только I очищать воздух от пыли, нов I классифипировать её.

Нами теоретически и эксие- j риментально установлено, что в центробежно-инерционной пылеуловителе (ЦИП) процессj отделения пыли происходил трех ратных рабочих зонах! | реэулыI те: 1) закрутки газопы-

8 Экология и промышленность России, ноябрь 2013с

инженерные решении

Рис. 1, Геометрические периметры ПМЛ»у1Ю»ит#л» ЦИП;

1Зона закручивании потока,2зонаформировании опоитвердой фазы. 3иммодтвердых частиц из оеперециоииой зоны

Рис. 2. Рабочие элементы внутрвнн 1 — зона закручивании потока; 2 юн

3 — зона вывода твердых частиц из сад ное устройство; 5 экран

)го устройств» пыл» упошител» в формированиислой тщ^рдой- фаз

85 * * ■ i -i i -uU..'?

О 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

h, мм

Рис. 3. Зависимость степени очистки газового потока от высоты экрана ЦИП: 1 — пыль синтетического моющего сред­ства; 2 — пыль железооксидного пигмента

tVttoMO ЩЖИи! -) ЛПИЦСИ1рИ |НШННМ Ш41И Н «}пфМИ|Н*ЙЛНКМv нн1 |^}^ОЙ фй*М НИ СТОИМ1 MIJHYVVB Httyl U (H IICIMpn

(Ч'ЖНОЙ ИМЫ || ПМЙП/М ШШЦH иЧМ1ЙрйиИОН1ШЙ МИМill CMCY OK UUMMMM ftWtlM? имсрмиоинычЧИСТИН \П* 1МИ1П МГЦ» IMA llicp ДЫХ ЧЙСТИИ И1И мжмми про ИДИНОЙ(|||ПЫ(К ф«»М)Of пил мри рл тори 1С ГЙ ЮНОГО потока (рис ||

Нарушение л к Лого из mi НОИ МрИИО/ИП к неудовлетвори­тельной работе нылсулОНИТС/1И,

It Hiii Iпиmicи работе предс­тавленыpetyXbUtlbl ИССЛСЛ01Ш ими пылеулавливании II олносI упенчатом и двухступенчатом

»ШПЛРИ1«ТХ.

Н мерном случае ИССЛСЛОШ1- лоеь нлимнис размера жрана 5 (рис, 2), установленного и пен гробе ЖНО»Иисрци оином пылеуловителе иол завихрите- л см4%на эффективность очистки га юного потока. Был про веден ряд омытой, и ходе которых установлена опти­мальная высота жрана.

Иен ытаиия 11ыл суд о виге л и проводились по методике, изло­женной в работе |5|, на пыли синтетического моющего сред- ет на монодиспсрсного состава (б =* 15 мкм, р * 500 кг/м’), кон­центрации которой и газовом потоке была неизменной и составляла 2,5 г/м1, скорость газового потока находилась в пределах 16 — 17 м/с, и пыли железооксидного пигмента по- лидиснерсного состава (медий­ный размер частиц 21,69 мкм, р — 3170 кг/м1, начальная кон­центрация пыли 0,78 ~

1,2 г/м3, скорость газового по­тока 10 —" II м/с). Высота эк­рана при проведении опытов изменялась от 50 до 250 мм, диаметр корпуса составлял 350 мм.

Согласно результатам опы­тов (рис. 3) установлена опти­мальная высота экрана 175 мм, что соответствует соотноше­нию высоты экрана к диаметру корпуса 0,5, при которой наб­людалась наиболее высокая эффективность разделения пы- левоздушной смеси — 98,6 % по 1\ыянсинтетического мою­

щего средства и 97,3% по ныли железооксидного пигмента. Как видно из рис. 3 при длине экрана л меньше этой величи­ны или превышающей ее наб­людается снижение степени очистки А.

При дальнейших испытани­ях на других материалах и при других диаметрах аппаратов соотношения их к размерам экрана подтвердили получен­ный ранее результат.

Обработка результатов про­водилась на приборе Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA-950, фирмаHOR1BA. На рис.4, a представлено дисперсионное распределение исходного же­лезооксидного пигмента, а на

1

sr

5

о

Рис. 4. Дисперсионное распределение исходного железооксидного пигмента (а) и уловленного железооксидного пигмента при высоте экрана 175 мм (б)

Для теоретического ^ иия такой сложной как исследование те^ •1 многофазных потоков

2 2,5 3 5 Ю 2о

I 80,16 87,95 92,69 98,96 100 уц

конструкциях лылеуловитг. лей, возникает необходимое^ использования системы нелн- нейных дифференциальна уравнений в частных произ­водных. Причем область щ. менения исходных функций настолько широка, что обыч­ные методы аналитического исследования здесь в общей случае не могут быть исполь­зован получения полно­го реи задачи. В связи с

этим ч : нный эксперимент приобрс I в данной области

механик!; ажное значение в

комплексе с традиционным

физическим экспериментом. Принцип использования по­лучаемых математических ре­зультатов в данном направле­нии состоит также в анализе физики явления и проясняет качестве иную картину, с по­мощью которой проверяется я уточняется постановка задачи. С учетом указанных особен­ностей сформулирована мате­матическая модель процесса сепарации мелкодисперсной пыли в центробежно-инерци­онном пылеуловителе и разра­ботан программно-вычисли­тельный комплекс для расчета основных технолого-конс-

рис. 4, б— дисперсионное распределение уловленного железооксидного пигмента при высоте экрана 175 мм. Исследо­вания показали смещение дис­персионного распределения в сторону увеличения размера частиц, т.е. при высоте экрана меньше 175 мм или превыша­ющей её наблюдается сниже­ние эффективности очистки за счет вторичного уноса мелко­дисперсной пыли в поток очи­щенного газа. В одноступенча­том аппарате реализуется отде­ление пыли без её разделения на фракции, поэтому в уловлен­ной пыли преобладает более крупная фракция. Медийный размер частиц исходного пиг­мента составляет 21,6938 мкм (см. рис. 4,а),а уловленной фракции (см. рис. 4,6) — 41,5810 мкм. При других раз­мерах экрана происходит уве­личение медийного размера, что, как и предполагалось, свя­зано с уносом мелкодисперс­ной пыли.

Так как при проведении экспериментов на одноступен­чатом пылеуловителе довольно широко использовались раз­личные материалы как моно- так и полидисперсного соста­ва, то было решено исследо­вать работу второй ступени пылеуловителя на наиболее мелкодисперсной фракции угольной пыли, представляю­щей наибольшую опасность для работающих как в забое, так и на углеобогатительных предприятиях. ;

Распределение частиц угольной пыли по размерам уловленных второй ступенью приведено ниже.

Размер

частиц, мкм 0,2 0,5 1 1,!

Суммарное

содержание, %.. .0,61 12,73 44,00 66,:

Результаты получены на приборе — струйный сепаратор НИИОГАЗ. Анализ экспери­ментальных исследований по­казал, что в пылеуловителе- классификаторе первая сту­пень более эффективна для улавливания крупнодисперс­ных частиц, а вторая ступень максимально эффективна для улавливания мелкодисперсной пыли, что и было предсказано ранее [5].

Анализ проведенных иссле­дований показал, что при вы­соте вертикального цилиндра (экрана) 180 мм с увеличением скорости во входном патрубке эффективность пылеулавлива­ния первой ступени увеличива­ется с 85 до 88 %; таким обра­зом, разгружается вторая сту­пень. Анализируя работу двухступенчатого пылеуловите­ля, следует отметить, что он является представителем ново­го поколения пылеулавливаю­щих аппаратов, с помощью ко­торых решаются вопросы вы­сокоэффективной очистки га­зов от мелкодисперсной пыли, а также возможность парал­лельного проведения такого лассификация пыли на фракции. яН

  1. Вальдберг А.Ю, Кирсанова Н.С. К расчету эффективности цик­лонных пылеуловителей // ТОХТ. 1989. Т. XXIII № 4.

  2. Зверев Н.И., Ушаков С.Г. Физическое и математическое моде­лирование процесса центробежной сепарации пыли // Инженерно- физический журнал. 1980. № 3.

  3. Справочник по пыле- и золоулавливанию 1 Под ред. М.И. Бир­гера, А.Ю. Вальдберга, Б.И. Мягкова и др.; под общей ред. А.А. Ру­санова. 2-ое изд. М.: Энергоатомиздат, 1983.

  4. Чистяков Я.В., Качурин Н.М., Махнин А.А., Володин Н.И. Раз­работка пылеуловителей нового поколения // Экология и промыш­ленность России. 2013. Май.

  5. Чистяков Я.В. Исследование и разработка пылеуловителей, обеспечивающих повышение эффективности очистки воздуха аспи­рационных систем дробильно-сортировочных комплексов карьеров. Дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2012.

  6. Чистяков Я.В., Махнин А.А., Невский А.В. Математическая мо­дель для определения параметров центробежно-инерцонного пылеу­ловителя // Известия высших учебных заведений. Химия и химичес­кая технология. Иваново. 2012. Т. 55. Вып. 12. ■

фум явных параметров одно и двухступенчатого пылеуло­вителей(6J.

На основе сформулирован­ной математической модели течения газа в центробежно­инерционном сепараторе с учетом двухфазности газоди­намического потока и создан­ной прикладной программы проведены вычислительные эксперименты по исследова­нию протекающих процессов. При этом были учтены неко­торые особенности моделиро­вания многофракционного состава запыленного воздуха. Опыт использования рассмот­ренного программного комп­лекса показал его большую эффективность. При этом обеспечивается выбор основ­ных технолого-конструктив­ных параметров, уменьшаются сроки и стоимость разработки новых и модернизации суще­ствующих пылеулавливающих систем, а также, что немало­важно, сокращается объем трудоемких и дорогих натур­ных испытаний.

С использованием матема­тической модели и экспери­ментальных данных получены геометрические размеры ап­парата, отнесенные к диамет­ру входного патрубка D„. Рас­считаны рабочие элементы внутреннего устройства пыле­уловителя во всех трех рабо­чих зонах. В ходе теоретичес­ких, расчетных и эксперимен­тальных исследований уста­новлено, что значение ско­рости газа во входном патруб­ке центробежно-инерционно­го сепаратора должно нахо­диться в диапазоне от 15,0 до 20,0 м/с [5], при этом рабочая скорость на выходе из завих- рительного устройства в зави­симости от плотности улавли­ваемой пыли должна быть на уровне 12 — 20 м/с, а верти­кальная скорость газопылевой смеси между корпусом и экра­ном порядка8—12м/с. Это позволяет создать комфорт­ные условия для формирова­ния и концентрирования твердых частиц на корпусе в сепарационной части и обес­

печить максимальный выход твердой фазы в нижнюю часть пылеуловителя.

Вертикальная скорость га­зового потока в третьей зоне, где происходит вывод твердых частиц из сепарационной зо­ны и их отделение от газового потока за счет действия инер­ционных сил и сил тяжести должна составить около 2 — 4 м/с. Снижение скорости га­зопылевого потока в зоне третьего пылеуловителя бла­гоприятно для осаждения мелкодисперсной пыли. Не­обходимо отметить, что под­держание скоростей газопыле­вого потока во всех трех озву­ченных нами рабочих зонах позволяет сохранить высокую эффективность пылеулавлива­ния при увеличении размеров пылеуловителя.

Математическая модель процесса пылеулавливания, описанная ранее [6], позволя­ет рассчитать траектории дви­жения частиц пыли различно­го размера и плотности в ис­следуемом аппарате, зная ко­торые можно вычислить эф­фективность пылеулавлива­ния аппарата. Адекватность математической модели подт­верждена экспериментальны­ми данными.

Экспериментальные данные и математическая модель, раз­работанная на их основе, поз­волили создать программно-

Литература

вычислительный комплекс ма­тематического моделирования для анализа и расчета сложно­го процесса сепарации мелко­дисперсной пыли из газопыле­вых потоков в пылеуловителях нового поколения, работаю­щих при повышенных как ми­нимум в 4 — 5 раз скоростях в сравнении с существующими аппаратами.

Анализируя работу описан­ного выше центробежно-инер­ционного пылеуловителя, сле­дует отметить, что благодаря уменьшению вторичного пы- леуноса процесс пылеулавли­вания в данном аппарате бо­лее чем в 1,5 — 2 раза эффек­тивнее разделения пылевоз­душных смесей в обычном циклоне, и степень очистки в зависимости от дисперсности и плотности улавливаемой пы­ли составляет от 75 до 98 % для различных мелкодисперс­ных аэрозолей твердой кон­денсированной фазы. ЦИП является представителем но­вого поколения пылеулавлива­ющих аппаратов. Размеры эле­ментов пылеуловителя, соот­ношение размеров между его элементами, габариты аппара­та зависят от производитель­ности, механических и физи­ческих свойств пыли, ее дис­персного состава и определя­ются по оригинальной мето­дике, что является предметом "ноу-хау" данной работы.

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \

С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИКО-СОЦИАЛЬНОЙ

Я.И. Вайсман, О.А. Тагилова, Е.Л. Садохина

Пермский НАЦИОНАЛЬНЫЙ исследовательскийполитехнически“

университет

зффсктивности упраал ходами были проведен допамин системы обрац ходов Пермского края, раслевого субъекта При] 10 Федерального окру спйской Федерации, ха

зующегося высоким ур^ развития нефтедобывающей нефтеперерабатывающей, добывающей, химическойои^ rH‘ii промышленности, включа • отдельные элементы—прок

щетвенные процессы и )\ л, предприятия, отрасли up' мышленности, а также реалих ванные на предприятиях сисге

мы учета отходов.

Основные задачи исследок ний:

• разработка методолоп»; ких принципов создания сисл мы учета движения отходов про­изводства и потребления на раз­личных иерархических уровня задач и механизмов государ­


ственного и регионального реп- лирования, деятельное™ хозяй­ству юпдих субъектов по обраще­нию I отходами, реализация хи- тор ых возможна с использовани­ем современных средств и мето­дов автоматизации и учетоя уровня развития IT технологий: • определение задачи опти­мизации учета отходов на разнш



ЕЖСГОДНОpaCTVIUMC ОбЬСМЫ

образования н размещении отходов производства и потребления И ОКрУЖИЮЩСМ 1'рг де становятся амуачьиi гической, экономм1»'< циальной проблемой чиця-меи

НЫХ ИНДУСТрнаЛЬНО ШИП

банизиронанных терригорни Переход от стратегий ЖОДО-ГН чески безопасного мхороненнч отходов к соарсмспным мотчтдам управления ими становится вал ной задачей регионального и межрегионального уровней, ког да традиционная система управ ления отходами точечного (носе ленческого, муниципального) уровня либо уровня отдельно взятого предприятия нс способ на по экономическим, жилого ческим и социальным причинам реализовать оптимальные дли данных условий способы ис­пользования, переработки, обезвреживания, эколот нчсскн безопасного размещении опро ц ленного вида отхода и управляв их потоками. Сложность упр:и ления отходами связана с ич многообразием, неравномер­ностью образования и движения, разнообразием существу ющи | способов и технологий их пере­работки и обезвреживания.

Для управления движением отходов широко используются информационные технологии

(II), позволяющие оптимизм ро­ишь ф\нм11н>ннрованпс основ­ных блоков системы управления ич ЧВНЖСННбМ. ЭффвКТМВНЫМ

u ip' мсигом управлении отхо­да аокальном, регионпль- можрегиоиальном уров-р, I Ht tyoMbiM с использова- мнем современныхIT какme­lt мпо организованной послсдо- ВВГСДМЮСШ операций, ВЫПоз >смых 1кщ информацией с пользованием средств и мою авгомаги шцпп, станови комплексная система учета мате­риальных и информационных погокоа мри обращении с отхо дамп на исох стадиях их обраще­ния а пределах жизненного цик­ла: отобразования до размеще­нии неутилизируемых остатков в окружающей среде.

Вместе с тем недостаточная paфаботанность методологичес­ких принципов создания и опти­мизации системы учета движе-нпч отходом создает определен- | трудности а повышении эф- мтости управления образо- чодов на современном |pi С целью разра- бои \ методологичес­

ких up) i и, оптимизации учета движет ч материальныхи информационных ПОТОКОВ на разных иерархических уровнях (предприятия, населенного пункта, региона, межрегиональ-

Отходы

I

| Потребления )

■УОм^Ы

Домовладения, места компактного образования отходов, объекты соцкультбыта

ТГ

таенные

у>испи

Места сбора

] и накопления отходов |

V

лраифиятмй

Станции сортировки

V

ХЭ'

Отрасли прсчммшпюста

Объекты переработки и обезвреживания, захоронения

О ... .

Ж

Населенные пункты

Z3£z:

Регионы

Российская Федерация

Рис. 2. Иерархия элементов при построении системы учета отходов

ткни*

Q'iKf ЬНИИ I

оъю/w

КУНА и ротт мал

УУ//У

'/КУ-У1?. У У к*-,.

/

гий

на

t у

УЛЛЖ

-и-.

ЯХ/ 1

ыагте?* Wi.

]-Угт.

'Я У/

Wr

ретуу,

%&& ЯСПСК У/.

цуурашешлж* с

ав иа Якявямяйв

й безмокл^ж.

1 /ГР®С-

ГНИЯ С CJTf'

4 и CiUb v- ЙЬ- -fcfel Me» * Of-

Coc-

Построение эффективной сис­темы управления отходами любого уровня с использованием предла- глемой методологии является ре­шением комплексной задачи, ко­торая при \тфавлении потоками отходов производства и потребле­ния в границах системы должна стремиться к следующим показа­телям: минимизация эмиссий на всех стадиях обращения с отхода­ми (Э min); минимизация объемов захоронения отходов (3 —>min); максимальное вовлече­ние задалженных в отходах мате­риальных и энергетических ресур­сов (Р -»max); оптимизация дви­жения материальных и информа­ционных потоков в пределах гра­ниц системы на всех стадиях обра­щения с отходами (Пopt).

Для оптимизации учета дви­жения отходов в пределах систе­мы предлагается использовать комплексный эколого-экономи­ческий критерий, учитывающий затраты на доставку отдельных видов отходов до объектов инже­нерной инфраструктуры системы обращения с отходами, включая межмуниципальные и межрегио­нальные объекты, снижение эмиссий загрязняющих веществ до приемлемого уровня в преде­лах границ исследуемой системы.

Задачи оптимизации учета движения потоков в области об­ращения с отходами для разных иерархических элементов систе­мы различны, исследуемые эле­менты (подсистемы) в представ- генной иерархии для отходов производства и отходов потребле­ния представлены графически на иь; 2 Первостепенным элемен­

том в системе учета отходов iпро­изводства является выделенный в пространстве и времени источник образования отходов (технологи­ческий процесс), в системе учета отходов потребления источника­ми образования являются домов­ладения, места компактного обра ­зования отходов, объекты соц­культбыта и пр. Совокупность по­токов в пределах границ системы следующего иерархическою уров­ня формируется совокупностью информационных, материальных и энергетических потоков пред­шествующего иерархическою уровня. Наиболее сложной комп­лексной задачей является опти­мизация потоков при создании системы управления отходами производства и потребления меж­регионального и федеральною уровней.

Важную роль в построении системы учета играет государ­ственное регулирование в вопро­сах обращения отходов произво­дства и потребления. Определяя меры воздействия и стимулиро­вания предприятий через феде­ральные законы и подзаконные нормативно-правовые акты, го­сударственная система регулиро­вания способна установить ос­новные правила и требования к организации и осуществлению учета информационных, матери­альных и энергетических пото­ков при обращении отходов в ре­гионах и на предприятиях. При этом важную роль выполняет ре­гиональная политика, определя­ющая региональную систему уп­равления отходами, ее задачи, мероприятия и целевые показа­тели (рис. 3).

Проведенные исследования иерархии элементов системы учета отходов и структуры фор­мирования учета позволили сформулировать основные мето­дологические принципы органи­зации учета материальных и ин­формационных потоков при уп­равлении отходами.

  1. Совокупность информаци­онных и материальных потоков на источнике образования явля­ется исходными данными для построения систем учета более сложных уровней (отрасли про­мышленности, населенного пункта, региона, межрегиональ­ного уровня).

  2. Формирование эффектив­ного учета отходов возможно

тт щт

f , 1Г*7-

шиц и

Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни 1

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \ 12

тт щт 14

f , 1 Г*7- 14

Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова, 19

Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’ 19

%Ж 20

у 20

ПРИМЕНЕНИЕ 30

НАМЫВНЫХ ПАТРОННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 30

В.Н. Аликин, А.П. Горинов, С.В. Мохначев, 30

П.Н. Отставное, Н.Н. Тарасов 30

А.К. Митин, Н.Е. Николайкина, А.С. Пушное 36

В.С. Петросян, Е.А. Шувалова, О.В. Полякова, А.Т. Лебедев, А.Н. Пономаренко, М.Н. Козлов 42

PV 45

В.В. Буренин 45

Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. Дубцов, 53

Н.В. Жохова, А.А. Палей 53

И ТРАНСФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ Ш 59

ноября 69

Н.М. Самохвалов 70

БЕЗРЕАГЕНТНЫЙ 73

УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ 73

В.В. Мараков, 73

А.В. Мараков 73

, У, : / УЛ-

учеза )Щ$Ж№ЫW s:

НЫМИИ )Ш&*УИЩфУУУ Ш# i* ДС /1> Л/4\у/./ 4

у\уштуМ&ши**

НИК рК/Х*. У УК 1 УУ/рЦ/у)#

Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни 1

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \ 12

тт щт 14

f , 1 Г*7- 14

Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова, 19

Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’ 19

%Ж 20

у 20

ПРИМЕНЕНИЕ 30

НАМЫВНЫХ ПАТРОННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 30

В.Н. Аликин, А.П. Горинов, С.В. Мохначев, 30

П.Н. Отставное, Н.Н. Тарасов 30

А.К. Митин, Н.Е. Николайкина, А.С. Пушное 36

В.С. Петросян, Е.А. Шувалова, О.В. Полякова, А.Т. Лебедев, А.Н. Пономаренко, М.Н. Козлов 42

PV 45

В.В. Буренин 45

Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. Дубцов, 53

Н.В. Жохова, А.А. Палей 53

И ТРАНСФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ Ш 59

ноября 69

Н.М. Самохвалов 70

БЕЗРЕАГЕНТНЫЙ 73

УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ 73

В.В. Мараков, 73

А.В. Мараков 73

fix’

ЛЮ

ых

четья ш дельных

ИС ПОЛЬУ/ЬЯЖУК у

должен у

НЫХ И

Оптини %тяя /чеза и ия разных

нях при >

то» госум намного тельиастилечение т раисш^ доступности ЖШк V., жеине жгрш ш токами сгтж0:шр.к, tip элем^иток снегсмы

рарХИЧССКИХ ypfJtStet*

лнчны и шташ « ми чес кую и шшлтмтавляюшне (табл |*

Немамжахтлыэффевдовс^ ализацни учла опкшо» на все иерархические уровнях являете* повышение созАнальной эффек 7ИВНОС7И системы обращения отходами, прояшяшщйет внышениисошалмшй ответ, ственносго, и усиление язоссеа предприятия за счет увеличения доли использован> отходов вовлечения шияленных отхо­дов в оборот и транспарентности да и ных учета, С-- точки зрениярегиональногорегулирования

Экология и промышленностьРоссии, дегабрь 2013 г

ПОВЫШСНИС СОЦПЛЛЪН

0Й Эффск- у

I

VNHHOCtU п\4>чк «Л-

« о счсг (

СЭДДОНЙ* ‘КЧ> u ‘ U : ч'V

.и tocmac-

гз

Н№\ Об>

|£' »v-. ч‘ КИШ *

j

пню

> о г ходов.

/*"

ши

ukUVKV

истсмы ккудар- — соз-

ц

ш

Элементы системы учета

Кри­

терий*

Хозяйствующие субъекты в об-

1

ласти обраще­ния с отходами

2

Органы испол­нительной власти

1

субъекта РФ

2

Федеральные органы испол­нительной

1

власти

2

иных и троизво-

фадерАльные Г\ программы я сфере ЖКХ, охраны окружающей среды и развитии отдельных отраслей промышленности и их целевыепоказатели ^

Рис. 3. Структура формирования учета в области обрапцчияс отходами

2-го иН

Таблица 1. Задачи оптимизации учета отходов производства м потребления на разных иерархических уровнях

Снижение затрат за счет сокращения количества объектов системы обращения с отходами, увеличения их мощности и укрупнения, оптимизации выбора мест расположения Снижение эмиссий загрязняющих веществ за счет создания |межмуниципальных объектов по обезвреживанию и захоронению отходов, увеличение доли использования отходов и вовлечения задолженных в Г отходах ресурсов в оборот, снижения объемов размещения неутилизируемых остатков в окружающей среде Снижение затрат за счет сокращения количества объектов системы обращения с отходами и создания межрегиональных объектов, увеличения | их мощности и укрупнения, оптимизации выбора мест расположения Снижение эмиссий загрязняющих веществ за счет создания межрегиональных объектов по обезвреживанию отходов, реализации государственном политики по использованию отдельных видов отходов и вовлечению задолженных в отходах ресурсов в оборот, снижения объемов размещения неутилизируемых остатков в окружающей среде

■ экономический; 2 — экологический.



сснгкии _J ЖМС»| • v4'V4UUCHU4 СOTXOiJ

cvwuuon> v>cv\ n^poJI

«кОДОГПЧССКИ безопасных Ч'ЬСК1\>Н ПО1>6C W|>C)KHIWHUK) от- ходов, государствен -

мой политики. направленной на использование отдельных видов отходов, вовлечению населения и деятельность по обеспечению функционирования элементов CHCitxiM об|хицемня с отходами.

1\гзриы9мты и их обсуждение С использованием предлагае­могоподхода проведены иссле­дования движения н учета отхо­довпроизводства и потребления в Пермском крае. В качествепримеров на первом иерархичес­ком уровне при управлении от­ходами производства рассмотре­ны варианты внедрения и реали- ,чшии учета отходов на промыш­ленных предприятиях Пермско­го края.

В Пермском крае в результате хозяйственной деятельности

предприятий образуется более 1000видов отходов производства и потребления в объеме 40 млн т в год |4 — 61. Основную массу про­мышленных отходов, до 80 % по данным за20102012гг., форми­руют предприятия горнодобываю­щей н химической промышлен­ности, в основном за счет крупно- тоннажных отходов разработки месторождений и переработки сырья. Масса обезврс использованных отходсц детва за20102012 в среднем 41 % объема :••• :. , **

вания. Ввиду низкого I- испольювания и обезвреживание отходов значительная ихчасть раз­мещается в окружающей среде. По состоянию на начало 2013 г. в Пермском крае накоплено 782 млн т отходов.

В наибольшем количестве об­разуются отходы 5-гокласса опасности (до 95 % общегообъ­ема образования покраю за ис­следуемые годы). Это отходы до­бывающих отраслей промыш­ленности,3,5 % — отходы 4-го класса опасности, менее1,5%— отходы 3-го класса опасности и

менее 0,001 % — отходы 1-го классов опасности.

Авторами были проанализиро­ваны территории с точки зрения количества образования отходов (рис. 4, а).Выявлено, что наи­большие объемы отходов форми­руются на территориях следую­щих муниципальных образова­ний: г. Березники (> 10 млн т в год), Красновишерский, Солика­мский, Александровский районы, г. Соликамск(1— 10 млн т в год). Данные территории характеризу­ются высокой концентрацией предприятий по добыче мине­рального сырья для производства калийных удобрений, добыче ал­мазов, производству неорганичес­ких веществ и цемента.

‘Критерий оптимизации:

Наибольшее количество от­ходов накоплено на территории городов Березники (48.5 % об­шей массы накопленных по краю отходов) н Соликамск (16 %). в категорию от 1до100 млн т накопленных на террито­рии отходов вошли Красновише- рскнй. Соликамский, Александ­ровский, Добрянский, Чусовс­кой. Горнозаводский. Краснока­мский. Пермский, Чайковский районы, г. Пермь (рис. 4, б).

Анализ данных о передаче от­ходов показал, что в Пермском крае отсутствуют мощности по переработке отходов 1-го класса (отходы средств зашиты расте­ний. средств дезинфекции (гер­бициды. пестициды), масла

Задачи

О ПЕРСПЕКТИВАХ ОЧИСТКИ ВОзл ОТ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ ^У)<А

ПОСРЕДСТВОМ НЕОДНОРОДНОГО

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. nv6 Н.В. Жохова, А.А. Палейt*0Bl

Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова,

Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’

Время

Рис. 1. Изменение концентрации аэрозольных частиц разного размера при работе бытового электроочистителя до и после его выключения

Цию аэрозольных частиц I ром менее 100 нм иногда чем на порядок (рис. 1). °°^ На сегодняшний день ца частицы не входят в перец ^ параметров, подлежащих И ролю и мониторингу, для * еще не разработаны санитцп ные нормативы. Тем не менее как уже упоминалось, опас­ность наночастиц для живцу организмов существует, в связи с чем требуются меры по щ контролю и сокращению.

Цель работы — поиск путей более эффективной очистки воздуха от аэрозольных частиц, в том числе от наночастиц, Рассматривается возможность использования неоднородного электрического поля с целью извлечения электрически нейт­ральных частиц из очищаемого газа (Пат. 2522581 РФ). Были проведены специальные экспе­рименты на созданной опыт­ной установке.

Формирование неоднород­ного электрического поля осу­ществлялось I помощью элект­рических зарядов, локализуе­мых на наружной поверхности цилиндрического проводника, соединенного с источником высоковольтного напряжения. Для повышения способности проводника накапливать

электрический заряд при за-

Загрязнение воздуха являет­ся одной из важнейших экологических проблем на­шего времени. В районах распо­ложения промышленных цент­ров, вблизи мощных автодорож­ных магистралей доля антропо­генных источников аэрозольно- > загрязнения может в несколь- превышать природный В дополнение к этому влропогенных аэрозолях прису-c ujми кронная составля- б -емная концентрация которой может превьпиать фо­новые значения на несколько порядков. Исследования пока­зывают 11, 2], что субмикронные частицы (размером менее 100 нм, или наночастицы) оказыва­

ют значительное негативное влияние на биологическую сре­ду. Существующие системы очистки ориентированы в ос­новном на относительно круп­ные частицы (размером в сотни нанометров), а для наночастиц являются малоэффективными [3]. Так, в промышленности и теплоэнергетике, в бытовых приборах для очистки окружаю­щего воздуха применяется прин­цип электрофильтра с использо­ванием коронного разряда для заряжения частиц с последую­щим их осаждением в 'электри­ческом поле на заземленном электроде. Электрофильтры тре буют значительных энергетичес­ких затрат и расходов на их со­держание, при этом не только не решают задачу сепарации мелкодисперсных аэрозолей [4], но и сами являются гене­раторами аэрозоль­ных частиц наномет­рового размера [5]. Так, эксперименты показали, что быто­вые электроочисти­теливоздуха, осно­ванные на использо­вании коронного разряда, в процессе своей работы увели­чивают концентра-

1(Снни напряжении

>ч *“1‘, нигамим (1C. но ^''‘ттектрической см

^н1м^ника) в окрест-

'^нодника устананди- к‘> Т3емленная

.1*

сетка.

звался

ЯССКИЙ

5^2ддавался

ВВ

WICKipon Таким обра своего рода кондснсаюр, в виде двух ко-

Нь1\ электропроводных :>,нДР°в' При ЭТ0Мцсн1

4.i .nimiun

у

м

щ

Й0«е6

ый иилиндр подается ра- 1 ичпояжение, а внешний

Г‘ напряже

(заземленная элект- ""гюводная сетка) заземлен, ^елью обеспечения бсзопас- ' | повышения эффект 11-

сбора аэрозольных час-

цИ*иНДР

ТИ

(10е йости

р поверхность центрального цилиндр3 покрывалась элект­

роизоляционным слоем.

™ Сепарация аэрозол ьн ых частиц осуществлялась посред­ством электрического поля, формируемого в пространстве между центральным цилинд­ром и заземленной электроп­роводной сеткой. Как известно из курса физики, на поверх­ности любой частицы, поме­шенной в электрическое поле, возникают нескомпенсирован- ные заряды, которые превра­щают электрически нейтраль­ную частицу в электрический диполь. В условиях неоднород­ного электрического поля электрический диполь увлека­ется в сторону увеличения его градиента и далее может быть отделен (сепарирован) от газо­вой смеси. Этот эффект взят за основу предлагаемого метода очистки газа от электрически нейтральных частиц всех раз­меров, вплоть до субмикрон­ных.

Экономия энергии при очистке газа неоднородным электрическим полем, создавае­мым цилиндрическим конден­сатором, по сравнению с элект­рофильтром, очевидна. Нет не­обходимости тратить энергию на генерацию коронного разря­да и ионизацию очищаемого га­за. Кроме того, отсутствует ион­ный ветер, присущий коронно­му разряду, увлекающий мелко­дисперсные аэрозоли от осади­тельного электрода и препят-

ClltyiOllUlli ич сони рации и» очищае мою ииа Мшен сивнооть процесса

ОЧИС1М1 С 1ЮМОИ1ЫО

цилиндрического конденсатора мож но увеличить та ечм

паращинаиии заря да на Поверхности, что приведет к уве ЛИЧС11ПЮ напряжен пости электричес­кою поля и его гра­диентов, а также путем увеличения времени нахожде­ния очищаемого потока в электри­ческом моле. Выполнение за­земленной обкладки конденса­тора в виде электропроводной сетки обсс печи влез свободный доступ очищаемою воздуха в пространство с мощным неод­нородным электрическим но­лем.

Ниже приведены описание эксперимента, оценка возмож­ного повышения эффектив­ности рассматриваемого мето­да и непосредственно результа­ты экспериментальных иссле­дований.

Методы исследования. В ка­честве генератора неоднород­ного электрического поля ис­пользовался эксперименталь­ный образец цилиндрического конденсатора. Для наблюдений за дисперсным составом и кон- ценз рацией частиц воздуха (аэ­розоля) использовалась каме­ра, изготовленная из поликар­боната, размером 2,0x0,8x1,3 м, полностью закрытая, с одним

Рио. 2. Схеме аэрозольнойкамеры сочистителем: / - аэрозольная камера;2 аысокояольтный кабель,3 — металлическая трубка; л металлическая залом­ленная сотка; 5 * отверстие для пробоотборе воздуха;6 ~ электрическийизолятор

отверстием для отбора проб (рис. 2). Учитывая, что объем камеры более 2000 л, время проводимых экспериментов более I ч, а интенсивность от­бора проб I л/мин, с достаточ­ной точностью можно утверж­дать, что относительно редкие процедуры отбора проб нс вли­яют на результаты эксперимен­та. Перед проведением экспе­римента камера проветрива­лась. Спектр размеров частиц исходного аэрозоля измерялся до тех пор, пока показания из­меряющего прибора не стаби­лизируются (~15 — 20 мин).

Формирование неоднород­ного электрического поля осу­ществлялось путем подачи на внешнюю поверхность цент­рального цилиндра высокого напряжения — 18 кВ. С зазо­ром в 150 мм от его внешней поверхности была установлена заземленная электропровод­ная сетка.

4

у

у

2

/

3 1 / /

Ш ШШШ

!

Яиэ

Г

я.

Рис. 3. Схема очистителя:

1 — металлическая трубка; 2 — область очистки газового потока; 3- земленная сетка; 4 — слой электроизоляции

за-


I

I

S ш'

I

1 у

$

8

10*

л)

10 11 1* 10 W 11 10 на ОТ 104710 106004 1104*12

Нрямя

(л)ивторого(б)

,аи,и uV

*1 И.1М1Ж0НИ0 оОьомной (или массовой) концентрации частиц после первого (») и включения очиотителя ' 'и

положить, что Я, = г. Значение диэлектрической проницае­мости изоляции е.. также мо­жет быть очень большим. Сле­довательно, можно пренебречь первым слагаемым в знамена­теле выражения (2).

Тогда значение электричес­кой емкости трубки будет в ос­новном определяться отноше­нием Я/Я*, т.е. отношением ра­диуса внешней сетки к радиусу внутренней трубки. Таким обра­зом, располагая заземленную сетку ближе к металлической трубке, мы увеличиваем емкость электропроводной трубки и на­ращиваем значение напряжен­ности электрического поля в очищаемом пространстве.

Экспериментальные и с сл: - дования подтвердили эффек­тивность использования неод­нородного электрического по­ля, создаваемого цилиндричес­ким конденсатором, для очист­ки газов. Пока не ставилась цель получения максимальной эффективности очистки, хотя возможности повышения эф­фективности уже намечены.

Экспериментальная часть. Концентрация аэрозольных частиц и их распределение по диаметрам измерялись диффу­зионным спектрометром аэро­золей, изготовленным Инсти­тутом химической кинетики и горения СО РАН, г. Новоси­бирск |6|. Прибор позволяет проводить замер концентрации частиц от 5 до 2-105 частиц/см? (без разбавителя) в диапазоне

Рассмотрим усланную схему очистители иачдухя (рис, 1), ос­нованную им предлагаемом ме­тоде с использованием коакси­альных цилиндров.

Перед описанием результа­тов жеиериметаа проведем оценочные расчеты.

При т«даче напряжения на глектропроводнос накрытие трубкиIна егоповерхности накапливается электрический »арчд(Q>, который раиномерно распределяется по повсрхнос- ти, В окружающем простран­ство между трижениой пове­рхностью трубки и лпемлси­най сеткойJ образуется элект­рическое поле /ь тначенис ко­торого а предположении, что д11эл ектрическая11 ро и и цае-

мость воздуха равна единице, определяется известным соот­ношением

Е шц/2т\)Г% (1)

где </ — линейная плотность электрических зарядов; е« электрическая постоянная; г- расстояиие от оси цилиндри­ческой поверхности.

Плотность электрических зарядов (/. накапливаемых на поверхности металлической трубки, определяется ее элект­рической емкостью С. Наличие на некотором удалении цили­ндрической коаксиальной за­земленной сетки увеличивает исходную емкость трубки:

С = 2nL/|etl(ln( Л„,/г)/еи, ++ (2) Так как толщина слоя электроизоляции мала, можно

размеров 3-200нм ностъю15% |7|,l(,,i

Отбор проб воздуха Ьй тщится через сиециалыи,с

верстие (см. рис. 2, поз, 5)(^ ходящее в область между к0| денсатором и заземленнойс_ кой. Было проведено нескол» ко серий экспериментов ц0’ меру характеристик аэрозолей в контролируемом простпац. стве. Эксперименты отлича­лись продолжительностью во,, действия неоднородного элект­рического поля. Перед каждым экспериментом измерялисьпа­раметры фонового аэрозоля.

Результаты работы конден­сатора в качестве очистители воздуха от частиц представлены на рис. 4 и 5. Сравним менее продолжительное первое вклю­чение очистителя и более про­должительное второе включе­ние. Видно (рис. 4, о), что за 20 — 30 мин первого включения концентрация частиц уменьши­лась в 1000 раз. Отметим тот факт, что все частицы размером от 15 до 100 нм (рис. 5, Ц быст­ро исчезают уже через 4 мин.

За 30 мин после второго включения (рис. 4, б)концент­рация частиц уменьшилась также примерно в 1000 раз. Из­менение распределения частиц по размерам после второго включения очистителя нес­колько отличается от предыду­щего. Частицы размером более 15 нм исчезают за 10 — 15 мин (рис. 5. о). Через 50 — 60 мин образуются частицы размером

«)

е зависимость концентрации

рйС<

Чистителя

частиц от их размера после первого (а) и второго (б) включения

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проекты № 11-08-01077 а и № 12-08-01126-а.

Литература

  1. Л.И. Толпыгин, С.Н. Дубцов и др. Поступление наиочастиц в окружающую среду при работе бытовых электроприборов // Безо­пасность жизнедеятельности. 2013. № 5.

  2. Глушкова А.В., Дулов С.А., Радилов А.С. Опасность наночастиц и программа превентивных действий Я Токсикологический вестник. 2010. № 6.

  3. Палей А.А., Лапшин В.Б., Балышев А.В., Матвеева И.С., Жохо- ва Н.В. Метод очистки газовых потоков от природных и техноген­ных аэрозолей, включающих субмикронные составляющие // Элект­ронный научный журнал "Исследовано в России". http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/028.pdf

  4. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей / В.Н. Хмелев, А. И. Шалунов, К.В. Шалунова, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков, ATI. Сливин. Бийск: Издательство Алтайского государственного техни­ческого университета им. И.И. Ползунова, 2010.

  5. Петров А.А., Амиров Р.Х., Коростылев Е.Б., Самойлов И.С. Ис­следование эрозии катода в отрицательном коронном разряде // Труды МФТИ. 2013. Том 5. № 1.

  6. S.N. Dubtsov, АЛ. Levykin, К.К. Sabelfeld. Kinetics of aerosol for­mation during tungsten hexacarbonyl photolysis // Journal Aerosol Sci. 2010. V. 31. № 5.

  7. О.У. Karpov, D.M. Balakhanov, E.V. Lesnikov, D.A. Dankin,V.B. Lapshin, A.A. Paliy, A.V. Syroeshkin, V.A. Zagaynov, I.E. Agranovskii. Nanoparticles in ambient air. Measurement methods nanometrology. Measurement Techniques. June 2011.Vol. 54. Issue 3. ■

^ 5нм. Возможно, в первое ■лючение такие частицы не,спели образоваться.

' для подбора оптимального режима работы очистителя пла- нируется продолжить экспери­менты, варьировать конструк­ционные параметры. Но уже можно с уверенностью сказать, что неоднородное электричес­кое поле, создаваемое цилинд­рическим конденсатором, в контролируемом объеме резко снижает концентрацию аэро­зольных частиц, в том числе на­нометрового диапазона. Этот эффект, по мнению авторов, можно использовать для созда­ния устройств очистки техно­генных аэрозолей.

На основании изложенного выше можно сделать следую­щие выводы.

Результаты экспериментов подтвердили высокую эффек­тивность применения неодно­родного электрического поля для очистки воздуха от аэро­зольных частиц. При включе­нии цилиндрического конден­сатора воздух в пространстве между заряженной поверх­ностью и заземленной сеткой очищается практически от час­тиц всех размеров, включая на­нометровый размер. Из очища­емого воздуха при воздействии созданного электрического по­ля в течение 10—15 мин исче­зают практически все частицы размером более 15 нм, а массо­вая концентрация частиц уменьшается в 500 — 1000 раз.

Применение неоднородного электрического поля для сепа­рации аэрозольных частиц из газа является эффективным методом в реализации, в аспек­те малого потребления энер­гии. Так, в представленных экспериментах значения пот­ребляемого тока были крайне малы (меньше нижнего преде­ла измерения).

Метод является перспектив­ным также благодаря относи­

тельной простоте конструкции. Кроме того, в этом методе за­ложены потенциальные воз можности совершенствования: уменьшение зазора между по­верхностью трубки и заземлен­ной сеткой, увеличение време­ни нахождения очищаемого потока в электрическом поле, подбор оптимального режима заряжания поверхности, спосо­бов сбора и вывода аэрозоль­ных частиц из пространства.

  1. Трихограмма: разведение, способы применения. Виды трихограммы,

  2. Энтомофаги гороховой тли, люцернового клопа.

    Вопросы к модулю 1

    1. Энтомофаги таковых глей,

    2. Энтомофа! и клопа черепашки: фа пт. геленомнны. многоидные виды

    3. Энтомофаги жука Кульки.

    4. Энтомофаги озимой совки: баихус серповидный, амблитслесы, истели (XI га с, пелстнерия, траурница бурая, апантелес скученный.

    5. Энтомофаги серой зерновой совки: менискус, панискус, диадегм- изомера, таурнипа перевязанная.

    6. Энтомофаги гессснки: платигастер, меризус, трихацис, оуптеромштус

    7. Энтомофаги шведки: трихомалус, роптромерис, спалангия.

    8. Паразиты злаковых глей, виды и их биологические особенности.

    9. Энтомофаг обыкновенного хлебного пилильщика: коллирия.

    10. Энтомофаги пьявицы.

    11. Энтомофаги пшеничного трипса.

  3. Энтомофаги гороховой зерновки: ускана, динармус, эупелмус.

  4. Энтомофаги долгоносиков: пигостолус, спинтерус, батиплектес.

  5. Рода жужелиц, доминирующих в люцерновом агроценозе.

  6. Факторы, определяющие эффективность энтомофагов.

  7. Пути повышения эффективности энтомофагов.

  8. Энтомофаги колорадского жука: периллус, подизус, дорифорофага, эдовум Паттлера.

  9. Энтомофаги свекловичных тлей (листовой и корневой).

  10. Энтомофаг свекловичного долгоносика: ценокрепис.

  11. Энтомофаги свекловичной мухи: опиус блестящий, алеохара.

  12. Энтомофаг свекловичной щитоноски тетрастихус.

  13. Виды кокцинеллид, наиболее эффективные против глей. Их биологические особенности.

Вопросы к модулю II

  1. Видовой состав энтомофагов вредителей крестоцветных культур: капустной тли, капустной моли, капустной совки, белянок, капустных мух.

  2. Роль естественных энтомофагов (алеохара, апантелес, птеромалюс, эрнестия и др.) в снижении численности вредителей капусты. Возможности массового разведения жука алеохары.

  3. Энтомофаги и акарифаги вредителей овощных культур в защищенном грунте и особенности их применения способом сезонной колонизации.

  4. Фитосейулюс. Его использование в борьбе с паутинным клещом в

теплицах.

Афидофаги (златоглазки, гадлица яфиднмн ш, 'ирфидм, афидиидм), Их "мгмененне в защищенномгрунте.

Бадсуюгигческая борьба с оранжерейной биЛОКрШШой,

Акарифаги плодовых клещей.

Эапромофаги медяниц и тлей. Хищные 1Ш(ШМ и кокпиивллидм Гфвоиомитус и трихнитес * специфические пари ним медян ии.

1\тафидиид в изменении численносш тлей на плодовых I* / лмурая. Афеяинус. Особенности его расселении и применении и борьбе е ушш тлей.

Видовой состав энтомофагов ЛОШШЩЩГО йО К.

Энтпомофаги яблонной, восточной и о ЛИВ СМОЙ плодожорок.

Трмхограмма. Особенности •экологии, МИОООВОГО рнтведения и применения против плодожорок.

Паразиты гусениц и куколок плодожорок,

Агениаепис и нитобия - энтомофаги нб ДОГМОЙ и плодовых молей, Яйлееды ооэнциртуси анастатус. Их роль и снижении численности дольчатого и непарного шелкопрядов,иштогутки,

Паразиты гусениц и куколок листогрытущих чсшускрыпых вредителей Iапдигтелесы. метеорус, фороцера и другие).

^ншники листогрызутцих чешуекрылых вредителей на плодовых

L *крайнесложно. С помощью ме-

Крукту- годапотенциала его можно по-щюселе- пытатьсяоценить или как мини-ьтисти-мум учесть при построении ти-'с чис- пологий.

потоки, "съедание и деградациюрекреационных дон п межселен- ны.х пространствах, наконец,трансграничное загрязнениев пределахагломераций — учесть

V расстоя- Ъстояния

Шла, но ререн- щонов

Типы городов Как видно из формулы, ин-

ый ха- тегральныйпотенциал каждогоения- городасостоит из двух частей:уются "собственной"(индекс АВ) илвает "наведенной" отдругих городовходятпотенциалполя. Это позволя­лось:-ет выделить тритипа городов.рек), Первый тип— города с домини-1000 рованиемсобственных фактороввек, загрязнения; второйте, у ко-b 3 торых "наведенное"слагаемое(г. больше; третий тип— города спримерно равнымвкладом. Они,ть как правило,располагаются нам границах влиянияагломераций.

- Соотношение собственного и г "наведенного" потенциала заг­рязнения демонстрирует сущест­венные различия между разными репюнами страны, связанные с уровнем развития урбанизацией-умышленность России, март 2014 г.

Vi

«Д««ИЙР*

ДуМЯК**

# «одоном “ ярдало

„ •Дорогову*

Y СМОЛЕНСК

•Ельня

•Почило» ■ . \'

\ Солс Домок»

/ •Дооногоро»

•Рослявль

су»»'

Щ ШИ»

•КИИ

#Ьм|й

•Подиною

•Жиодро

•ЖучоодоД*™0

•Ммцмм

Плавя

■Ефраю

Шм 3

•Киров • Чеками Щм

Сухиничн ••Соомам*

КожИвС* В ^В ЩШЩШ

г' *смйг°

Мглии «бРЯНСК

I * \ ■ *к«ррчю

•уиоча *Почвп

Клоицц

ибко Ь

Стородуб

•Трубчвая

•Днитрокх-Орлокпй

•МалоаркаигеяНЬвны

•Сия


Рис. 2. Поле потенциалов антропогенного воздействия городов Центрального экономического района

ных процессов (см. таблицу). Они минимальны в ресурсодо­бывающих регионах — в Восточ­ной Сибири и на Дальнем Вос­токе, к которым примыкают За­падная Сибирь и Европейский Север. Там для подавляющего большинства городов потенциал загрязнения на три четверти обусловлен собственными ис­точниками. Сравнительно пони­жен "собственный" потенциал лишь у некоторых городов в сос­таве Красноярской и Иркутско- Ангарской агломераций.

Иная ситуация в регионах Ев­ропейского Центра, входящих в зону влияния Московской агломе­рации. Процессы деиндустриали­зации, интенсивного развития ма­ятниковых миграций, выноса се­литебных, коммунально-складс­ких и подчас производственных функций за пределы крупных го­родов, роста третичного сектора в экономике и, конечно, влияние Москвы обусловливают преобла­дание в структуре потенциала "на­

веденного" воздействия (мода распределения в интервале 45 — 50 %). Максимальные же значения характерны для городов перифе­рийной зоны Центра (Костромс­кая, Смоленская, Тульская облас­ти) с преимущественно индустри­альной структурой экономики.

В остальных экономических районах преобладают промежу­точные типы. Более монолитен Центрально-Черноземный район, в котором агломерационные про­цессы носят более локальный ха­рактер. Малые и средние города здесь в дореволюционный период традиционно развивались как центры обслуживания, и лишь в советский период появились крупные индустриальные центры, зона влияния которых относи­тельно не велика.

Наиболее сбалансировано и близко к нормальному распреде­ление городов по доле "собствен­ного" потенциала загрязнения в Поволжье и на Северном Кавка­зе, где наличие крупных урбани­

зированных зон и агломераций сочетается с обширными рураль- ными (сельскими) пространства­ми и обширной периферией. Сказывается и влияние местных этнокультурных традиций в рас­селении.

Конфигурация и степень слит­ности ареаюв сповышенным уровнем потенциала загрязнения для разных экономических райо­нов также заметно отличаются. Максимальное сгущение дости­гается в Московском регионе, где не так высок уровень АВ, как сильно взаимовлияние поля в самой плотной и развитой агло­мерации страны (рис. 2). Для сравнения на порядок более сла­бая зона влияния г. Санкт-Пе­тербурга с большим числом "не­йду стри ал ьных" пригородов.

Форма ареалов повышенной концентрациизависит не только от расстояния между источника­ми, но и от внутреннего индекса самого города. Например, воз­действие в столичном регионе не

|| И14 И

тсн ii n Ptmiit .... nfЦТУУШЮГС1 и у%шd-

_ -v - tfiSg &д‘ & ЯМ|^НВ|НВ .. _ ч v |В4_У |Ц. -р? A 9 “Я? Щ

. «ниммя ctpittrvl

■д-.^ ГК1^1ЙОГ0 ТИГИ ос*

__ятдм путем уж$НШСНШ жоло- -*■>^1*' чой ситуаюш ЯВЯЛСТСЯ МО-

пниаиия промышленности и ЖКХ Но это, как правило, кттгные города, которые опре- jc тнкп ситуацию в своих смете- мич расселения, “залают тон" ха­рактеру и стандартам природо­пользования. В них модерниза­ция начинается в первую оче­редь.

Города второго типа — как правило, спутники, которые предоставляют свои средовые ресурсы для расселения и рек­реации. Они находятся в риско­вой зоне. И им важно не только нарастить экономический по­тенциал, но и сохранить харак­теристики среды. Для них ос­новной стратегией решения экологических проблем должна стать первостепенная модерни­зация (или даже закрытие) ис­точников с обширными ареала­ми загрязнения.

Среди городов третьего типа, с примерно равным вкладом

11р внешних и внутренних факто­

ров, немало моноюродов, испы­тывающих в настоящее время сложности. И влияние крупного соседа и собственные не очень качественные промышленные активы и жилищно-коммуналь­ная инфраструктура — все это способствует ухудшению ситуа­ции.

На региональном уровне вза­имовлияние городов и агломера­ционный эффект привадят к то­му, что в развитых регионах уси­ливается суммарное воздействие, наведенное от других городов, создавая синергетический эф­фект. Напротив, в слаборазвитых регионах важнейшим является экологическое воздействие само­го города. Если это воздействие интенсивное, но окружено отно­сительно чистыми территория- зш^значительно лревышающн- I ареала загрязнения

ЩШШ, это несколько ком-

Тввм портов с рюмимым уровням лл

Рис. 4. Структуре интегрального ЯНЯМС! WffpWWIlitlQfP •оадейслям гк> группам троим резногоfptmm АВ


Литература

1. Битюкова В.Р. Эволюция Региональной структуры экологической см- туашш в Россия I990-2D0X гг. Часть I. Методика комплексной оценки эко­логической ситуации / Экология и промышленность России 2010. Сентябрь.