1.Основные понятия – биотоп, биоценозэкосистема, биосфера инженерная экология

Экологическая ниша – место обитания экологического вида в среде, которое обусловлено потребностью в пище, территорией обитания и условиями воспроизводства (самая маленькая ячейка).

Биотоп – («топ»-«местность»)-местность с характерными свойствами (пойменными болота, участок однородного леса), характеризуется физико-химическими факторами, (температура, освещение, химический состав) и характеристиками определенной среды (вода, почва).

Биоценоз – сообщество растений и животных.

Биотоп состоит из воды, донных отложений и физико-химических характеристик.

Биоценоз включает биопланктон.

Б иоценоз Биогеоценоз

Биотоп (Экосистема)

Совокупность экосистем дает биосферу Земли (все среды, где имеется жизнь).

Гидросфера: содержит небольшое количество живых организмов.

Литосфера: твердая сфера, содержит живые организмы, находящиеся на поверхности.

Атмосфера: содержит жизнь на нижних слоях.

Влияние на состояние экосистемы в настоящее время оказывает сама природа и деятельность человека (антропогенный фактор, обусловленный влиянием человека на окружающую среду).

Инженерная экология человек – производство – окружающая среда

Инженерная экология – система научно обоснованных инженерно-технических предприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды.

дает методы исследования окружающей среды

дает методы защиты окружающей среды

Любое производственное объединение может рассматриваться как экологическая система, включающая в себя энергетические и другие ресурсы.

2.ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ, ОБЪЕМНАЯ И МАССОВАЯ КОНЦЕТРАЦИЯ, PPM

Используемые характеристики: Атмосфера.

Объемная концентрация

1м3(1000л) воздуха содержит 203л О2

781л N2

0,5л СО2

Массовая концентрация

Ppm – пропромили

3.РАЗДЕЛЬНОЕ НОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЩЕСТВ. ОДНОПРАВЛЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ. КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЩЕСТВ ПО ОПАСНОСТИ.

Принцип раздельного нормирования.

Заключается: для предприятия, где человек находится только в течении рабочего времени. ПДК > ПДК зоны проживания.

Цех территория цеха ССЗ зона жилой застройк

Св.в. ПДКр.з. ПДКт. С(х) ПДКатм.

ПДК рабочей зоны (ПДКр.з.) – концентрация, которая при ежедневном , кроме выходных дней, работе в течении 8 часов, или другой продолжительности труда, но не более 41 часа в неделю, в течении всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в здоровье (состояния), обнаруженных современными методами исследований в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

ПДКр.з. определяется по ПДКп.р.

Рабочая зона – от пола и вверх, на высоту 2 м.

На предприятии располагаются вентиляционные системы, должны подавать воздух в цеха с гораздо меньшей концентрацией вредных веществ.

ПДК атмосферного воздуха (ПДКатм.в.) – концентрация (max) примеси, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия и на окружающую среду в целом.

Диоксид серы (SO2)

Вещество	Рабочая зона	Населенные пункты
			.
Аммиак	25	0,2	0,04
Бензол	5	1,5	0,1
Озон	0,1	0,16	0,03
Сероводород	10	0,008	-*

Все вещества разделяются на следующие классы:

чрезвычайно опасные вещества (бензопирен C20H12)

высокоопасные вещества (диоксид азота)

умеренно опасные (оксид азота)

мало опасные вещества (СО)

СО – бесцветный газ, без запаха, воздействует на нервную и сердечно-сосудистую систему, вызывает удушье у человека, соединяясь с гемоглобином крови. 200 220 мг/м3

NOx – диоксид азота, N2O5: выделяется при сжигании топлива в энергетических установках, раздражает органы дыхания, не имеет ни цвета, ни запаха.

SO2 – диоксид серы: бесцветный газ с острым, неприятным запахом, раздражает слизистую оболочку.

CnHm – обладает наркотическим действием; в малых концентрациях: головная боль, аллергия, в больших – онкологические заболевания.

Атмосферная пыль – разнодисперсная сажа (90 – 95 % С), обладает адсорбционным действием.

Наиболее опасные пыли – 0,5 – 10 мкм, они проникают в легкие, более мелкие – выдыхаются.

К вредным веществам однонаправленного действия относят вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека. Примерами сочетаний веществ однонаправленного действия являются: фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты; сернистый и серный ангидриды; формальдегид и соляная кислота; При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них в воздухе (К1, К2, ..., Кn) к их ПДК (ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn) не должна превышать единицы:

4. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЫЛИ. ПЫЛЕОСАДОЧНЫЕ КАМЕРЫ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОФИСТКИ.РАСЧЕТ ДЛИННЫ ПЫЛЕОСАДОЧНОЙ КАМЕРЫ.

Токсилогические характеристики

1.Дисперсность (размер) пыли

2.Химические свойства

3.Сорбционные свойства

4.электрозаряженность(заряженная пыль более опасна для человека)

5.Форма пылинки (зазубренность)

Влияние пыли по размеру на человека

10-20 мкм- считаются крупными, пылинки с таким размером задерживаются в верхних дыхательных путях и в носоглотке.

0.25-10мкм-глубоко проникают в лёгкие, наиболее опасные для человека;

0.25-0.1 мкм и менее- легко проникают в лёгкие и легко из лёгких выходят.

Пылеосадочные камеры:

Пылинка попадает на дно под действием сил трения и остаётся там.

F=mg сила тяжести

Массу пылинки будем определять, учитывая, что она имеет сферическую форму:

-диаметр пылинки;

-плотность вещества, из которого эта пылинка состоит;

Время выпадения пылинки на дно камеры будет определятся:

За это время пылинка пройдёт по горизонтали путь:

И сключая время из двух соотношений получаем:

-длина осадочной камеры

Расход воздуха определяется:

Пылеосадочные камеры.

Задача: сделать камеру настолько длинной, чтобы пылинка успевала осесть на дно камеры.

Токсикологические свойства пыли:

дисперсность пыли ( размер);

химические свойства (может быть токсичной);

сорбционные свойства;

электрозаряженность ( заряженная пыль более опасна);

форма пылинок (острые).

Размеры пыли:

Крупная 10-20 мкм – задерживаются в носоглотке, в легкие не проходят 0,25-10 мкм – глубоко проникают в легкие. Наиболее опасны для человека.

Мелкая 0,25 мкм и менее – легко проникают в легкие и легко из них выходят. Долго содержатся в воздухе, практически не оказывают вредного действия на человека.

П ылеосадочные камеры

F = mg

m = ( π*(dп)3*ρп ) / G, где dп – диаметр пылинки;

ρп – плотность вещества, из которогосостоит пылинка.

Время выпадения пылинки на дно камеры:

t = H / Vп

За это время частица пройдет путь по горизонтали:

L = V*t

H/Vп = L/V

Эффективность очистки:

η = [( Снач - Скон )/ Снач ]*100%

Для простых камер эффективность отчистки 50-60%, а для лабиринтных 85-90%.

Пылеосадочные камеры применяются для отчистки от крупной пыли с размером dп более 50 мкм.

5.ЦИКЛОНЫ КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

ЦИКЛОНЫ

Пылинка, двигаясь по прямой переводится во вращательное движение и на неё будет действовать центробежная сила.

1 – патрубок, 2 – цилиндрическая часть, 3 – патрубок, 4 – коническая часть, 5 – пылесборник.

Воздух, попадая в 4 движется по спирали вниз, при этом пылинки прижимаются к стенкам циклона центробежной силой, теряют скорость и выпадают в пылесборник 5.

Обеспыленный воздух за счёт разности давлений поднимается вверх и выходит через патрубок 3.

η = 90%

Для эффективной отчистки также используются орошаемые циклоны, в которых вода подается на орошенные форсунки. Возможны 2 эффекта:

Соударение пыли с водой и выпадение в осадок

Смывание пыли со стенок циклона.

Орошаемые циклоны не пригодны для цементной пыли.

6.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ФИЛЬТРЫ. ЗАВИСИМОСТЬ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ РАЗМЕРОВ, И УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Электрофильтры.

Очищают от твердых примесей.

любой газ, находящийся в атмосфере, частично ионизирован за счет различных внешних воздействий (рентген, ионизирующее излучение, космические лучи, увеличение температуры), т. е. газ насыщен частицами, имеющими эл. заряд.

Ф-ки способны проводить ток, попадая в пространство между электродами

Камера представляет собой цилиндрический конденсатор, состоящий из двух электродов, к нему подводится напряжение.

Н а рисунке 6: 1-осевой (коронирующий) электрод, выполненный из металлической струны или стержня, 2-циллиндрическая оболочка, 3-выпрямитель, 4-трансформатор.

Между электродами 1 и 2 прикладывают напряжение порядка 10-15 кВ, что позволяет получить неоднородное электрическое поле. Наибольшее напряжение электрического поля достигается вблизи стержневого электрода. В этих условиях происходит ионизация газа, соединение частиц пыли с ионами и их движение к осадительному элементу. После осаждения на электроде 2 пыль удаляется водой, за счет вибрации или при смене полярности.

К – коронирующий электрод

О – осадительный электрод

В воздушном зазоре между К и О образуется неоднородное эл. поле – оно нужно для создания ударной ионизации. Ток, проходящий между двумя электродами, зависит от:

числа ионов в воздушном промежутке; все ионы, находящиеся в этом промежутке вовлечены в этот процесс. Когда ток начинает расти, происходит ударная ионизация: все ионы начинают сталкиваться с молекулами газа и образуется еще большее кол-во ионов, которые вступают в процесс. Аэрозольные частицы взаимодействуя с ионами начинают двигаться к О, оседая на нем.

Силы, действующие в электрофильтре

Э л. динамические, силы тяжести, силы взаимодействия между эл. полем фильтра и заряженными частицами.

Фильтры.

Используются для тонкой, прецизионной очистки.

Может быть:

поверхностное фильтрование

глубокое фильтрование

Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примеси на пористых перегородках при движении дисперсных сред через них.

Съемочный фильтр

Загрязненный воздух очищенный воздух

Осаждение частиц пыли происходит за счет совокупного действия процессов диффузионного, гравитационного и инерционного осаждения частиц.

В зависимости от типа фильтрующего элемента, фильтры различают на:

фильтры с зернистыми смолами – свободно насыпанный зернистый материал

гибкие пористые перегородки – ткань, войлок

полужесткие пористые перегородки – вязаные сетки, прессованные спирали, стружка

жесткие пористые перегородки – пористая керамика, пористый металл

8. ПЕННЫЕ ПРОМЫВАТЕЛИ

1 – загрязненный воздух, 2 – сито, 3 – вода, 4 – шланг, 5 – патрубок.

Над поверхностью сита 2 имеется слой воды 3, проходя через который, содержащаяся в воздухе пыль, задерживается. Далее вода с пылью стекает через шланг 4 и обеспыленный

воздух выходит через патрубок 5.

Применяется для отчистки от мелкой пыли. η ≈ 95 %

9.СКРУББЕР ВЕНТУРИ

Скруббер Вентури

С пособ основан на столкновении частиц пыли с каплями воды.

Эффективен при d/r=1-2 микрона.

Через форсунку в конфузор подается вода и туда же поступает загрязненный газ, в конфузорной области газ разгоняется до скорости v=15-20 м/c. По мере сужения конфузорной части, в самом узком месте скорость достигает v=20-30 м/c. Процесс осаждения зависит от массы пыли, от равномерности распределения капель воды по сечению скруббера и скорости потока. Далее в диффузорной части скорость снижается до 15-20 м/с и вода, содержащая пылинки поступает в цилиндрическую часть сборника. Скрубберы эффективны при борьбе с мелкой пылью, а также с аэрозолями и вредными газами.

Чем выше смачиваемость, тем лучше очистка

Загрязненный воздух поступает в конфузорное сопло со скоростью 15 – 20 м/с, в сопле воздух ускоряется центробежной форсункой.

Общая эффективность 0,65 – 0,95

Процесс осаждения пыли обусловлен:

массой жидкости

развитой поверхностью капель

увеличением относительной скорости частиц жидкости и пыли в конфузорной части сопла

Достоинства: можно очищать газы, эффективность зависит от равномерности распределения жидкости по сечению сопла. При больших объемах воздуха применяют параллельное соединение.

10. МЕХАНИЗМЫ ОСАЖЖДЕНИЯ ПЫЛИ В ФИЛЬТРАХ. РУКАВНЫЕ ФИЛЬТРЫ.

П рименяют тканевые, волокнистые и другие фильтры, имеющие следующую конструкцию

Эффект касания

Возникает при непосредственном соприкосновении пылинки с элементами фильтра при прохождении ее на расстоянии, не большем радиуса частицы.

1-пылинка

2-место осаждения

В этом случае пыль задерживается в начале фильтра.

Осаждение пыли за счет диффузии (Броуновское движение).

Осаждение происходит при dr<0.1 мкм и скорости движения воздушной среды v<1 м/с.

Инерционное осаждение.

Газовый поток огибает тело осаждения, а пылинки продолжают двигаться прямолинейно и сталкиваются с местом осаждения.

Инерционный эффект отсутствует, при движении частиц менее 1мкм со скоростью менее 1м/c.

Гравитационное осаждение.

Осаждение под действием сил гравитации.

Общая эффективность осаждения для 4х механизмов рассчитывается по формуле:

-эффект касания;

-эффект диффузии;

- эффект инерционного осаждения;

--эффект гравитации.