I. Методы и средства защиты атмосферы

1) Основные методы защиты атмосферы

от химических примесей

Все известные методы и средства защиты атмосферы от хими­ческих примесей можно объединить в три группы.В первую группу входят мероприятия, направленные на сни­жение мощности выбросов, т.е. уменьшение количества выбра­сываемого вещества в единицу времени. Во вторую группу входят мероприятия, направленные на защиту атмосферы путем обра­ботки и нейтрализации вредных выбросов специальными системами очистки. В третью группу входят мероприятия по нор­мированию выбросов как на отдельных предприятиях и устройст­вах, так и в регионе в целом.

Для снижения мощности выбросов химических примесей в атмосферу наиболее широко используют:

замену менее экологичных видов топлива экологичными;

сжигание топлива по специальной технологии;

создание замкнутых производственных циклов.

В первом случае применяют топливо с более низким баллом загрязнения атмосферы. При сжигании различных топлив такие показатели, как зольность, количество диоксида серы и оксидов азота в выбросах, могут сильно различаться между собой, по­этому введен суммарный показатель загрязнения атмосферы в баллах, который отражает степень вредного воздействия на че­ловека.Для уменьшения мощности выброса серы твердое, порошко­образное или жидкое топливо сжигают в кипящем слое, который формируется из твердых частиц золы, песка или других веществ (инертных или реакционно-способных). Твердые частицы вдува­ются в проходящие газы, где они завихряются, интенсивно пере­мешиваются и образуют принудительно равновесный поток, ко­торый в целом обладает свойствами жидкости.Предварительной газификации подвергаются уголь и нефтя­ные топлива, однако на практике чаще всего применяют газифи­кацию угля. Поскольку в энергетических установках получаемый и отходящий газы могут быть эффективно очищены, то концен­трации диоксида серы и твердых частиц в их выбросах будут ми­нимальными.Одним из перспективных способов защиты атмосферы от хи­мических примесей является внедрение замкнутых производст­венных процессов, которые сводят к минимуму выбрасываемые в атмосферу отходы, вторично используя их и потребляя, т. е. пре­вращая их в новые продукты.

Методы и технологическое оборудование для очистки гидросферы можно выбрать, зная виды примесей, а также допустимые концентрации этих примесей в очищенных сточных водах. В соответствии с видами процессов, реализуемых при очистке, существуют механические, физико-химические и биологические методы очистки. 1. Механическая очистка – процеживание, отстаивание, обработка в поле действия центробежных сил и фильтрование. Процеживание производят в решетках и волокноуловителях с перфорированными дисками в виде движущихся сеток с нанесенным слоем волокнистой массы. Песколовки используют для очистки вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. Отстойники используют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Для очистки больших расходов сточных вод от мелкодисперсных твердых примесей применяют зернистые фильтры, обладающие большой фильтрационной поверхностью, простотой конструкции и высокой эффективностью. 2. Физико-химические методы очистки используют для очистки от растворенных примесей и от взвешенных веществ. Флотация – для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. Экстракция основана на перераспределении примесей в смеси с двух взаимно нерастворимых жидкостей. Нейтрализация (водно-реагентная, фильтрационная, полусухая) предназначена для выделения и жидких отходов кислот, щелочей, солей металлов на основе кислот и щелочей. Сорбция применяется для очистки жидких отходов от растворимых примесей с применением мелкодисперсных материалов. Ионная очистка – для обессоливания и очистки жидких отходов от ионов металлов и других примесей ионитами (синтетическими ионообменными смолами). Электрохимическая очистка осуществляется электролизом. Гиперфильтрация реализуется разделением растворов путем фильтрования их через мембраны, поры которых пропускают лишь молекулы воды. 3. Биологическая очистка применяется для выделения тонкодисперсных и растворенных органических веществ и основана на способности микроорганизмов использовать для питания содержащиеся в жидких отходах органические вещества. Применяются биофильтры с принудительной и естественной подачей воздуха. В качестве фильтра используют шлаки, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и др. Аэро-тенки используют для очистки больших расходов жидких отходов. Окситенки обеспечивают более интенсивный процесс окисления органических примесей.

Для защиты почв, лесных угодий, поверхностных и грунтовых вод от неорганизованного выброса твердых и жидких отходов в настоящее время широко используют сбор промышленных и бытовых отходов на свалках и полигонах. На полигонах производят также переработку промышленных отходов. Полигоны используют для обезвреживания и захоронения токсичных отходов промышленных предприятий и научных учреждений. Существует перечень отходов, которые подлежат приему на полигоны, например, использованные органические растворители, песок, загрязненный нефтепродуктами, или испорченные баллоны с остатками веществ. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон подвергаются обезвоживанию на предприятиях. Приему на полигон не подлежат отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других веществ, нефтепродукты, подлежащие регенерации, и радиоактивные отходы. Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физико-химических методов, сжигание с утилизацией теплоты, прокаливание песка и формовочной смеси, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение. В последнее время широкое распространение получила термическая переработка отходов на мусоросжигательных заводах. Существующие системы сжигания опасных отходов позволяют не только уничтожить отходы, но и дают возможность использования образующейся теплоты. Недостатком сжигания являются большие издержки по сравнению с традиционными методами удаления опасных отходов. Чтобы избежать высокого загрязнения земной поверхности и поверхностных вод в зоне мусоросжигательных заводов, используют передвижные установки, смонтированные на автоприцепах или морских судах. Термический способ переработки отходов менее опасен, чем складирование их на свалках и полигонах, однако наличие газообразных токсичных выбросов и отходов в виде золы и шлаков не позволяет считать этот способ пригодным для решения стратегических задач. Более рациональным способом защиты литосферы от производственных и бытовых отходов является, бесспорно, освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов. При сборе отходов необходимо одновременно их сортировать, разделяя на отдельные вещества или группы веществ. В быту такой процесс сбора отходов уже организован, например, в Германии, где на улицах городов установлены специальные контейнеры с емкостями для бумаги, стекла и металла. Рассортированные отходы легко подвергаются вторичной переработке. Аналогично должны решаться задачи по переработке промышленных отходов. Примером такого подхода является сбор и переработка отходов металлов. Эффективность использования лома и отходов металла зависит от их качества. Основные операции первичной обработки отходов металла — это сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов, разделка лома — в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. На предприятиях, где образуется большое количество отходов металла, организуются специальные участки для утилизации вторичных металлов. Чистые однородные отходы с паспортом, удостоверяющим их химический состав, используют без предварительного металлургического передела. Отходы древесины широко используются для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода, главным образом методом прессования. Переработанные древесные отходы применяют в производстве древесно-стружечных плит и корпусов различных приборов. Радикальное решение проблем защиты от промышленных отходов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств. Под безотходной технологией или безотходным производством понимают не просто технологию или производство того или иного продукта, а принцип организации функционирования производства. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле, то есть не нарушается сложившееся экологическое равновесие в биосфере. Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех компонентов, поскольку отходы производства — это по тем или иным причинам неиспользованная часть сырья. Большое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающих технологий.

Билет 23

 Акустические колебания

Физическое понятие об акустических_ колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц...20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц -- инфразвуковыми, выше 20 кГц ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле. Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя -- порог слышимости, верхняя -- порог болевого ощущения. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне 1...5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц, на частоте 100 Гц порог слухового восприятия значительно выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот. Болевым порогом принято считать звук с уровнем 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (слабая боль в ухе, ощущение касания, щекотания).

Действие шума на организм человека

Область слышимых звуков ограничивается не только определенными частотами (2020 000 Гц), но и определенными предельными значениями звуковых давлений и их уровней. Уместно напомнить. что логарифмическая шкала уровней звукового давления построена таким образом, что пороговое значение звукового давления рд соответствует порогу слышимости (1=0 дБ) только на частоте 1000 Гц, принятой в качестве стандартной частоты сравнения в акустике. Порог слышимости различен для звуков разной частоты.

Если в диапазоне частот 800 4000 Гц величина порога слышимости минимальна, то по мере удаления от этой области вверх и вниз по частотной шкале его величина растет: особенно заметно увеличения порога слышимости на низких частотах. По этой причине высокочастотные звуки более неприятны для человека, чем низкочастотные (при одинаковых уровнях звукового давления).В зависимости от уровня и характера шума. его продолжительности, а также от индивидуальных особенностей человека шум может оказывать на него различное действие. Шум, даже когда он невелик (при уровне 5060 дБА), создает значительную нагрузку на нервную систему человека, оказывая на него психологическое воздействие. Это особенно часто наблюдается у людей, занятых умственной деятельностью.

Слабый шум различно влияет на людей. Причиной этого могут быть: возраст, состояние здоровья, вид труда, физическое и душевное состояние человека в момент действия шума и другие факторы. Степень вредности какого-либо шума зависит также от того, насколько он отличается от привычного шума. Неприятное воздействие шума зависит и от индивидуального отношения к нему. Так, шум, производимый самим человеком, не беспокоит его, в то время как небольшой посторонний шум может вызвать сильный раздражающий эффект. Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы. в ряде случаев желудочно-кишечные и кожные заболевания, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха. Отсутствие необходимой тишины, особенно в ночное время, приводит к преждевременной усталости, а часто и к заболеваниям. В этой связи необходимо отметить, что шум в 3040 дБА в ночное время может явиться серьезным беспокоящим фактором. С увеличением уровней до 70 дБА и выше шум может оказывать/ определенное физиологическое воздействие на человека, приводя к видимым изменением в его организме. Под воздействием шума, превышающего 8590 дБА, в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах.

Сильный шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек, работая при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление, может привести к ухудшению слуха, а иногда и к глухоте, нарушается процесс пищеварения, происходят изменения объема внутренних органов. Воздействуя на кору головного мозга, шум оказывает раздражающее действие, ускоряет процесс утомления, ослабляет внимание и замедляет психические реакции. По этим причинам сильный шум в условиях производства может способствовать возникновению травматизма так как на фоне этого шума не слышно сигналов транспорта, автопогрузчиков и других машин. Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем продолжительнее его действие. Таким образом. шум вызывал нежелательную реакцию всего организма человека. Патологические изменения. возникшие под влиянием шума, рассматривают как шумовую болезнь. Звуковые колебания могут восприниматься не только ухом, но и непосредственно через кости черепа (так называемая костная проводимость). Уровень шума. передаваемого этим путем на 2030 дБ меньше уровня, воспринимаемого ухом. Если при невысоких уровнях передача за счет костной проводимости мала, то при высоких уровнях она значительно возрастает и усугубляет вредное действие на человека. При действии шума очень высоких уровней (более 145 дБ) возможен разрыв барабанной перепонки.

Билет 24

Вибрация - это движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание или убывание во времени значений, по крайней мере одной координаты (ГОСТ 24346-80). Причиной вибрации являются неуравновешенные силовые воздействия. Как правило, рост мощностей и скоростей современных машин сопровождается увеличением производственной вибрации.

Вибрацию в зависимости от способа передачи колебаний человеку подразделяют на общую и локальную (местную). Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается через руки или участки тела человека, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

По направлению действия вибрация подразделяется на: вертикальную и горизонтальную (от спины к груди, от правого плеча к левому плечу).

По временной характеристике различают: постоянную вибрацию, для которой контролируемый параметр изменяется не более чем в 2 раза (6 дБ), и непостоянную, изменяющуюся более чем в 2 раза.

При действии на организм общей вибрации страдают опорно-двигательный аппарат, нервная система и такие анализаторы, как вестибулярный, зрительный, тактильный. По источнику возникновения общая вибрация подразделяется на транспортную, транспортно-технологическую и технологическую. Работающие на транспортных машинах, транспортно-технологических (экскаваторы, подъёмные краны и т.п.) подвергаются действию общей и местной вибрации. На рабочем месте передаётся низкочастотная общая вибрация и на органы управления вибрация местная от работы двигателя, трансмиссии.

Человеческому телу свойственны резонансные области: для головы область резонанса при вертикальных вибрациях 20...30 Гц, а при горизонтальных 1,5...2 Гц, резонанс глазных яблок 60...90 Гц, для внутренних органов З...3,5 Гц, а для всего тела 4...6 Гц. Эти резонансные частоты должны учитываться при создании вибрационных машин.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов кисти, предплечий, сопряженные с нарушением снабжения конечностей кровью. Одновременно колебания действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани.

Нормирование вибраций осуществляется по ГОСТ 12.1.012-90 и СН 2.2.4/2.1.8.566-96. Данные документы устанавливают нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий.

Существует несколько направлений борьбы с вибрацией. Для снижения вибраций в источнике ее возникновения предполагаются конструирование и проектирование таких машин и технологических процессов, в которых исключены или снижены неуравновешенные силы, отсутствует ударное взаимодействие деталей. Отстройка от режима резонанса достигается либо изменением характеристик системы, либо изменением угловой скорости.

Снижение вибрации объекта возможно путем превращения ее энергии в другие виды; введения в систему дополнительных реактивных сопротивлений; упругой связи, препятствующей передачи вибрации от источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкций, а также применения других видов виброзащиты.

Характеристики вибрации на рабочих местах контролируются с помощью виброизмерительной аппаратуры: измерители шума и вибрации ИШВ, ВИП-2 и др., в соответствии с методическими указаниями МУ №3911-85 «Вибрация. Общие требования к проведению измерений».

Билет 25

По определению, электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами.