Загрязнение окружающей среды

Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая, пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам, %:

Fe_общ - 30-50; CaO - 5.0-8.5; SiO₂ - 6.0-12; Al₂O₃ - 1.2-3.0; MgO - 1.5-2.0; P 0.015-0.05; S_общ - 0.2-0.9; C_общ - 2.5-30.0; Zn - 0.05-5.3.

Плотность их колеблется в пределах 2.7-3.8 г/см ,удельный выход в среднем составляет 84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно - от 0.1 до 0.8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0.063 мм до 10-13%, 0.016-0.032 мм от 16 до 50% и < 0.008 мм от 10 до 18%. В настоящее время эти шламы используются как добавка к агломерационной шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Fe_общ<50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов.

Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик - в них имеются почти все компоненты аглошихты, %:

Fe_общ 33-35; SiO₂ - 7-11; Al₂O₃ - 1-3; CaO - 8-28; MgO - 1-3; MnO - 0.1-1.5; P₂O₅ - 0.01-0.2; S_общ - 0.15-0.40; C_общ < 15.0; Zn - 0.0-0.02.

Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм 20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах 3.5-4.5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

Основным  продуктом доменной плавки является чугун, а побочными - шлак и доменный (колошниковый) газ. В среднем при  сгорании 1 т сухого кокса образуется 3400 м куб. доменного газа со средней  теплотой сгорания 3.96 МДж/м куб. Пыль и газообразные выбросы из доменных печей образуются в результате сложных  физических и химических процессов. Считают, что с доменным газом  из печи выносятся пыль, внесенная  с шихтой (образовавшаяся при дроблении  шихтовых материалов, в основном кокса), и пыль, появившаяся при трении столба шихты в самой доменной печи.

Масса пыли, вносимой доменными газами, составляет 20-100 кг/т чугуна. Средняя запыленность доменных газов равна 9-55 г/м куб., апри неполадках или мелкой шихте может достигать 200 г/м куб.

Количество  образующегося доменного газа составляет 3880 м куб./т влажного кокса, или 4000 м куб./т сухого кокса, или 2000-2500 м  куб. на 1 т чугуна.

Удельные  технологические выбросы с колошниковыми  газами при выплавке передельного чугуна составляют, кг на 1 т чугуна: пыли-100;СО-640; О₂ - 0.08-0.45.

Таблица 1.2 - Примерный состав колошникового  газа:

Температура доменного газа на выходе из печи составляет обычно 300-350 градусов Цельсия.

Пылегазовыделения из печи обусловлены тем, что при подаче шихты на большой конус загрузочного устройства печи давление по обе стороны конуса необходимо выровнять, для чего неочищенный газ из межконусного пространства выводят в атмосферу.

Запыленность  газа во время выхлопа составляет 250-700 г/м куб. Удельный выброс пыли достигает 4 кг на 1 т чугуна при основном режиме работы печи. кроме того, пылевыделение происходит при каждом ссыпании скипа в приемную воронку. Для печей вместимостью 930-2700 м куб. выбросы пыли и оксида углерода (2) составляют соответственно 0.17-0.60 и 5-19 т/сут.

Химический  состав пыли изменяется в широких  пределах. Например, при выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлением на колошнике печи пыль содержит, %: SiO₂- 14.6; MgO- 4.35; Al₂O₃- 4.35; CaO- 11.85; S- 0.74; MnO- 3.75, остальное - оксиды железа.

Дисперсный  состав пыли также зависит от многих факторов и может колебаться в  широких пределах (таблица 1.3)

Таблица 1.3 - Дисперсный состав пыли

Радикальным решением, почти полностью исключающим  выбросы пыли из межконусного пространства, является подача в межконусное пространство в момент открытия большого конуса газа под давлением, несколько превышающим давление в печи. При этих условиях запыленный газ из печи вообще не поступает в межконусное пространство, и выхлоп газа при выравнивании давления в засыпном устройстве остается чистым. Недостатком этого способа предотвращения выбросов пыли и СО из межконусного пространства печи являются дополнительные энергозатрары, связанные со сжиганием газа, подаваемого в засыпное устройство печи.

Кроме колошникового устройства доменной печи, источником загрязнения атмосферы  доменного цеха являются рудный и  литейный дворы.

На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке  вагонов, перегрузке руды, подаче руды на бункерную эстакаду и т. п. Удельное выделение пыли на рудном дворе ориентировочно принимают равным 50 кг на 1 т чугуна, а на бункерной эстакаде - 20 кг на 1 т чугуна. Концентрация пыли на рудном дворе и бункерной эстакаде колеблется от 17 до 1000 мг/м куб.

В доменных цехах существует две системы  подачи сырых материалов на колошник доменной печи: скиповая, применявшаяся  в старых печах, и конвейерная, применяемая  в новых печах, значительно снижающая  пылевыделение.

Наибольшее  количество пыли выделяется в подбункерном помещении, где происходит выгрузка сырых материалов в вагон-весы. Концентрация пыли в воздухе подбункерных помещений достигает 500 мг/м куб., в связи с чем на многих заводах кабину машиниста вагон-весов приходится герметизировать. В подбункерных помещениях, оборудованных конвейерами, аспирационной системой отсасывается около 2.5 кг пыли на каждую тонну чугуна. После очистки в атмосферу выбрасывается в среднем около 90 г пыли на 1 т чугуна.

На литейном дворе пыль и газы выделяются в  основном от леток чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. Удельные выходы вредных веществ  на 1 т чугуна составляют: 400-700 г пыли, 0.7-1.15 кг СО, 120-170 г SO₂. Максимальное количество пыли и газов выбрасывается во время выпуска чугуна и шлака. Пыль и газы удаляются частично через фонари литейного двора (около 160 г пыли на 1 т чугуна), частично с помощью аспирационных систем с очисткой пыли перед выбросом в атмосферу преимущественно в групповых циклонах.

Средняя концентрация пыли в период выпуска  составляет 150-1500 мг/м куб.; максимальная концентрация наблюдается над главным  желобом и ковшом для чугуна.

Средняя концентрация СО составляет, мг/м куб.: у чугунной летки - 22...1250; у шлаковой летки - 11...680; на уровне фурм - 15...884; у кольцевого воздухопровода - 11...5000.

Содержание  СО на рабочих местах в период выпуска чугуна составляет 125-250 мг/м куб. Наибольшая концентрация наблюдается в момент выпуска чугуна и шлака у леток и поворотных желобов.

При выпуске  горячего шлака из домны сера реагирует  с кислородом воздуха с образованием SO₂. Этот газ выделяется от шлаковых леток, желобов и шлаководов; средняя концентрация SО₂ на этих участках в период выпуска шлака достигает 30мг/м куб.

Выпущенные  из печи продукты плавки направляются на дальнейшую переработку: чугун - на разливку в чушки на разливочной машине, шлак - на грануляцию, доменный газ - на очистку.

При разливке чугуна в помещении разливочных  машин выделяется пыль и СО. Аспирация и очистка обычно не предусмотрены. Через аэрационные фонари выделяется в среднем 40 г пыли и 60 г СО на 1 т разлитого чугуна.

В последнее  время все газовые выбросы  литейного двора крупных печей  стремятся объединять и направлять их на очистку в электрофильтры. Общее количество отсасываемого  газа у крупных печей достигает 1 млн м куб./ч. Чтобы уменьшить его, все системы отсоса газа от источников пылегазовыделений снабжают дроссельными клапанами, позволяющими по мере надобности дистанционно включать необходимое в данный момент укрытие (зонт).

1.3 Фотохимический туман  (смог)

Фотохимический  туман представляет собой многокомпонентную  смесь газов и  аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В  состав основных компонентов  смога входят озон, оксиды азота и  серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной  ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота  и атомарного кислорода. Атомарный  кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя  оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид  азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции  с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки  молекул и избыток озона. В  результате продолжающейся диссоциации  новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере  постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в  реакцию с олефинами. В атмосфере  концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического  тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной  и кровеносной системы и часто  бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным  здоровьем.  

2. Химическое загрязнение  гидросферы

2.1 Неорганическое загрязнение

Всякий  водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия  формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные  явления, индустрия, промышленное и  коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний  является привнесение в водную среду  новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы).

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство  из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые  металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой  цепи более высокоорганизованным организмам.