
- •Курс: охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок
- •Модуль 1
- •Оглавление
- •Дидактический план
- •Литература Государственные стандарты Российской Федерации
- •Основная
- •Дополнительная
- •1. Выбросы теплотехнологических установок промышленных предприятий и их влияние на окружающую среду
- •1.1. Атмосфера – основа жизни
- •1.2. Последствия загрязнения атмосферы
- •1.3. Загрязнители атмосферы
- •1.4. Выбросы в атмосферу и их характеристика
- •1.5. Нормативы качества атмосферного воздуха
- •1.6. Перемещение загрязняющих веществ в атмосфере
- •1.7. Превращение загрязняющих веществ в атмосфере
- •1.8. Основы образования загрязнителей атмосферы
- •1.9. Источники техногенного загрязнения биосферы
- •1.10. Система государственных стандартов в области охраны биосферы
- •1.11. Нормирование загрязняющих веществ в биосфере
- •1.12. Экологический паспорт предприятия
- •2. Техника и технология удаления взвешенных веществ из атмосферных выбросов
- •2.1. Физические принципы, используемые для удаления твердых и жидких загрязнений
- •1 Источник высокого напряжения; 2 плоский электрод; 3 провод; 4 чехол короны; 5 электроны; 6 положительные ионы; 7 отрицательные ионы
- •1 Отрицательные ионы; 2 частицы, взвешенные в газе; 3 заряженная частица
- •2.2. Основные процессы извлечения газообразных примесей
- •2.3. Основные характеристики пылеуловителей
- •2.4. «Сухие» механические пылеуловители
- •2.5. «Сухие» пористые фильтры
- •1 Бункер; 2 корпус; 3 диффузор-сопло; 4 крышка; 5 труба раздающая; 6 секция клапанов; 7 коллектор сжатого воздуха; 8 секция рукавов
- •1 Корпус; 2 фильтрующие ячейки; 3 система импульсной регенерации; 4 фильтрующие элементы; 5 бункер
- •1 Корпус; 2 слой активированного угля; 3 центральная труба для подачи
- •2.6. Электрофильтры («сухие» и «мокрые»)
- •2.7. Аппараты «мокрого» пыле- и газоулавливания
- •1 Корпус; 2, 4 перегородки; 3 водоотбойник; 5 каплеуловитель; 6 вентиляционный агрегат; 7 устройство для регулирования уровня воды
- •2.8. Комбинированные методы и аппаратура очистки газов
- •6 Регулятор подачи воды; 7 разгрузочное устройство
- •2.9. Подготовка выбросов перед очисткой в пылеулавливающих устройствах
- •3. Техника и технология удаления газообразных вредных веществ из примесей
- •3.1 Абсорбционная очистка газов
- •3.2. Адсорбционная очистка газов
- •3.3. Каталитическая очистка газов
- •1 Цилиндрическая часть корпуса; 2 зернистый катализатор; 3 верхняя часть корпуса; 4 циклон; 5 шнековое устройство; 6 газораспределительная решетка
- •1 Цилиндрический корпус; 2 циклон; 3 сопло; 4 бункер, 5 эжекторное устройство
- •3.4. Термическое обезвреживание газов
- •1 Горелка; 2 топка, 3 взрывной клапан; 4 поворотный клапан; 5 сотовые перегородки; 6 дымовая труба; 7 газоход; 8 камера смешения; 9 окно; 10 перегородка
- •Задания для самостоятельной работы
- •1. Перечислить источники техногенного загрязнения биосферы:
- •2. Перечислить основные механизмы осаждения, имеющие наибольшее применение:
- •3. Перечислить основные требования к абсорбентам:
- •4. Перечислите основные требования к конструкциям каталитических реакторов:
- •5. Перечислите основные требования к оборудованию термического обезвреживания газов:
- •Глоссарий
- •Охрана окружающей среды в теплотехнологии: выбросы теплотехнических установок модуль 1
1.5. Нормативы качества атмосферного воздуха
Под качеством атмосферного воздуха понимается степень соответствия атмосферных условий потребностям людей или других живых организмов. До определенного уровня антропогенного воздействия необходимое состояние атмосферных условий обеспечивается самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных для нее веществ. Все возрастающее воздействие производственной деятельности на воздушную среду, особенно в последние десятилетия, остро поставило вопрос о необходимости регулирования ее качества, для чего нужны нормативы (показатели) предельно допустимых воздействий на атмосферу. Поэтому нормирование качества атмосферного воздуха представляет собой деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека на атмосферу. Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов человека, вносящая физические, химические, биологические изменения в атмосферу. Наиболее распространенный вид отрицательного воздействия загрязнение атмосферы, вызванное антропогенной деятельностью человека.
В основу требований к содержанию этих норм положены экологическая безопасность населения, сохранение генетического фонда. Конечная цель установления нормативов состоит в обеспечении научно обоснованного сочетания экологических, социальных и экономических интересов общества, то есть предельно допустимые нормативы это своего рода компромисс между экологией и социально-экономической средой общества, компромисс вынужденный, позволяющий на взаимно заинтересованных началах развивать цивилизацию и охранять жизнь человека.
В основе нормативов качества лежат три показателя:
медицинский пороговый уровень угрозы здоровью человека, его генетической программе;
технический способность экономики обеспечить выполнение установленных пределов воздействия на человека и его среду обитания;
научно-технический способность техническими средствами контролировать соблюдение пределов воздействия по всем его параметрам.
Все нормативы качества атмосферного воздуха подразделяются на три группы: санитарно-гигиенические, экологические и вспомогательные.
Цель нормативов первой группы определить показатели качества атмосферного воздуха применительно к здоровью человека. Это наиболее разработанная часть нормативов.
Вторая группа устанавливает требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной.
Цель нормативов третьей группы в обеспечении единства в употребляемой терминологии, в деятельности организационных структур и правовом регулировании экологических отношений.
Основными органами, утверждающими нормативы, являются Министерство природных ресурсов и Госсанэпиднадзор.
Основным нормативом качества воздуха является предельно допустимая концентрация (ПДК) максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом (ГОСТ 17.2.1.0477).
Величины ПДК приводятся в мг вещества на 1 м3 воздуха (мг/м3). ПДК загрязняющего вещества в воздухе утверждается постановлением Главного государственного санитарного врача РФ по рекомендации Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологическому нормированию при Минздраве России.
ПДК делятся на две группы: ПДК в воздухе рабочей зоны и ПДК в воздухе населенных мест. ПДКр.з. как правило, значительно больше, чем ПДК для населенных мест. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят только часть суток и, кроме того, там не могут находиться дети и пожилые люди с ослабленным здоровьем.
ПДК в воздухе рабочей зоны приводятся в приложении ГОСТ 12.1.00588 (более 1300 вредных веществ). Для большинства веществ определены ПДК максимально разовые в воздухе рабочей зоны, для ряда вредных веществ те же значения среднесменных концентраций рабочей зоны. По степени воздействия на организм человека этот же ГОСТ подразделяет вредные вещества на четыре класса:
1 чрезвычайно опасные (ртуть, свинец и др.);
2 высокоопасные (серная кислота, соляная кислота и др.);
3 умеренно опасные (табак, ксилол и др.);
4 малоопасные (ацетон, керосин и т. д.).
ПДК в воздухе населенных мест в свою очередь делятся на две подгруппы: максимально разовые и среднесуточные. Концентрация вредных веществ в воздухе населенных мест не должна превышать максимально разовых. Среднесуточные используются только в случаях, когда максимально разовые не определены. ПДК некоторых наиболее распространенных вредных веществ представлены в табл. 5.
Ряд вредных веществ, поступая в атмосферный воздух, превращается в другие вещества, часто более токсичные.
Токсичность способность некоторых химических соединений и веществ биологической природы оказывать вредное действие на организм человека, животных и растений.
Например, оксид азота окисляется до диоксида. При сравнении ожидаемых расчетных приземных концентраций с ПДК следует делать соответствующий пересчет.
При одновременном присутствии в воздухе нескольких веществ, обладающих эффектом однонаправленного действия, необходимо выполнить условие:
(4)
Если достаточных разработок для установления ПДК нет, то устанавливается ориентировочно безопасный уровень воздействия ОБУВ временный гигиенический норматив. Устанавливается сроком на три года, по истечении которого он должен быть пересмотрен или заменен значением ПДК. Так же, как и ПДК, ОБУВ утверждается постановлением Главного государственного санитарного врача РФ.
ПДК является основным санитарно-гигиеническим нормативом.
Для предотвращения и снижения загрязнения атмосферного воздуха вводятся нормативы непосредственно на величину выброса (экологические нормативы). Нормирование выбросов вредных веществ в атмосферу обычно производят по следующим показателям:
ПДК в точке выброса (например, в устье дымовой трубы, в вентиляционном отверстии трубы), мг/м3;
предельно допустимый выброс (ПДВ), г/с;
временно согласованный выброс (ВСВ), г/с.
Норматив ПДК в точке выброса использовался в некоторых странах до начала 60-х годов. Он оказался несостоятельным, так как его очень легко обойти. Для этого достаточно осуществить на газовом тракте подсос наружного воздуха. Общий объем выбросов при этом падает; абсолютный же выброс примесей в единицу времени остается прежним.
Предельно допустимый выброс (ПДВ) количество вредных веществ, которое не разрешается превышать при выбросе в атмосферу в единицу времени. ПДВ устанавливается с таким расчетом, что выбросы вредных веществ от данного источника или от совокупности источников предприятия, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создадут приземную концентрацию вредных веществ, превышающую ПДК для населения, животного и растительного мира, т. е. необходимо выполнение условия:
(5)
где Сф фоновая концентрация вредного вещества в воздухе.
Если Сф > ПДК, то увеличение мощности выброса от реконструируемых объектов и строительство новых объектов может быть допущено лишь при одновременном обеспечении снижения выбросов вредного вещества в атмосферу на остальных объектах.
При наличии в атмосфере нескольких вредных веществ необходимо учитывать суммацию их вредного действия в соответствии с перечнем, утвержденным Министерством здравоохранения РФ.
Единицы измерения ПДВ г/с, т/г. Установление ПДВ производится в соответствии с ГОСТ 17.2.3.0278. В зонах санитарной охраны курортов, местах размещения крупных санаториев и домов отдыха, зонах отдыха городов при использовании соотношения (5) в правой части следует заменить 1 на 0,8.
Таблица 5 – Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе
№ п/п
|
Наименование вещества |
Формула
|
Величина ПДК, мг/м3 |
Лимитирующий показатель вредности* |
Класс опасности |
|
максимальная разовая |
среднесуточная |
|||||
1 |
Азотная кислота |
HNO3 |
0,4 |
0,15 |
рефл.-рез. |
2 |
2 |
Азот (II) оксид |
NO |
0,4 |
0,06 |
рефл. |
3 |
3 |
Азот (IV) оксид |
NO2 |
0,085 |
0,04 |
рефл.-реэ. |
2 |
4 |
Аммиак |
HN4 |
0,2 |
0,04 |
рефл.-рез. |
4 |
5 |
Бснз(а)пирен |
C20H12 |
|
0,1 мкг/ 100м3 |
рез. |
1 |
6 |
Бензин (нефтяной) в пересчете на С |
|
5 |
1,5 |
рефл.-рез. |
4 |
7 |
Бензол |
C6H6 |
0,3 |
0,1 |
рез. |
2 |
8 |
Взвешенные вещества недифференцированная по составу пыль (аэрозоль) |
|
0,5 |
0,15 |
рез. |
3 |
9 |
Ксилол |
C8H10 |
0,2 |
|
рефл. |
3 |
10 |
Мазутная зола теплоэлектростанций (в пересчете на ванадий) |
|
|
0,002 |
рез. |
4 |
11 |
Марганец и его соединении (в пересчете на марганец (IV) оксид) |
|
0,01 |
0,001 |
pes. |
2 |
12 |
Мышьяк, неорганические соединения (в пересчете на мышьяк) |
|
|
0,003 |
рез. |
2 |
13 |
Озон |
O3 |
0,16 |
0,03 |
рез. |
1 |
14 |
Пыль неорганическая, содержащая диоксид кремния, %: более 70 (динас и др.) 70 20 (шамот, цемент, пыль цементного производства глина, доменный шлак, песок, клинкер, зола, кремнозем и др.) менее 20 (доломит, пыль цементного производства известняк, мел, огарки, боксит и др.) |
|
0,15 0,3
0,5 |
0,05 0,1
0,15 |
рез. рез.
рез. |
3 3
3 |
15 |
Пыль хлопковая |
|
0,2 |
0,05 |
рез. |
3 |
16 |
Растворитель мебельный (по толуолу) |
|
0,09 |
|
рефл. |
3 |
17 |
Ртуть |
Hg |
|
0,0003 |
рез. |
1 |
18 |
Свинец и ею неорганические соединения (в пересчете на свинец) |
|
0,001 |
0,0003 |
рез. |
1 |
19 |
Сера диоксид |
SO2 |
0,5 |
0,05 |
рефл.-рез. |
3 |
20 |
Серная кислота |
H2SO4 |
0,3 |
0,1 |
рефл.-рез. |
2 |
21 |
Сероводород |
H2S |
0,008 |
|
рефл. |
2 |
22 |
Толуол |
C7H8 |
0,6 |
|
рефл. |
3 |
23 |
Углерод оксид |
CO |
5,0 |
3,0 |
рез. |
3 |
24 |
Углеводороды предельные C12 C19 (в пересчете на С) |
|
1,0 |
|
рефл. |
4 |
25 |
Углерод черный |
С |
0,15 |
0,05 |
рез. |
4 |
26 |
Угольная зола теплоэлектростанций (с содержанием оксида кальция 35 40 %. дисперсностью до 3 мкм и ниже, не менее 97 %) |
|
0,05 |
0,02 |
рез. |
2 |
27 |
Фенол |
C6H6O |
0,01 |
0,003 |
рефл,-рез. |
2 |
2S |
Формальдегид |
CH2O |
0.035 |
0,003 |
рефл.-рез. |
2 |
29 |
Хлор |
Cl2 |
0,1 |
0,03 |
рефл.-рез. |
2 |
30 |
Хром (VI) |
|
|
0,0015 |
рез. |
1 |
31 |
Этилен |
C2H4 |
3,0 |
|
рефл. |
3 |
* Рефл. рефлекторная направленность биологического действия; рез. резорбтивная направленность биологического действия.