Загрязнение воздуха

Рис. 5.

Циклон:

1 – входной патрубок; 2 – цилиндрическая часть корпуса; 3 – коническая часть корпуса; 4 – пылевыпускное отверстие; 5 – бункер для пыли; 6 – пылевой затвор; 7 – выхлопная труба; 8 – раскручивающая улитка; 9 – выходной патрубок; 10 – наклонная крышка

 

Вращение газового потока достигается путем его тангенциального ввода в циклон или путем использования специального завихрителя. В результате действия центробежных сил частицы пыли, взвешенные в потоке газа, отбрасываются на стенки корпуса циклона и выпадают из потока. Очищаемый поток газа, освобожденный от пыли, продолжая вращаться, изменяет направление движения на 180° и выходит из циклона через расположенную на оси выхлопную трубу. Частицы пыли, достигшие стенок корпуса, опускаются под действием силы тяжести и поступают в бункер. По мере наполнения бункера пыль через пылевой затвор отгружается на утилизацию или захоронение. Очищенный воздух через выходной патрубок отводится из циклона.

К высокоэффективным типам аппаратов  сухой очистки газов относятся фильтры.

В основе работы фильтров всех видов лежит фильтрация запыленного воздуха через пористую перегородку, в процессе которой частицы пыли, взвешенные в газе, задерживаются перегородкой, а газ беспрепятственно проходит через нее. Пористые перегородки могут представлять собой ткани, бумагу, волокнистые материалы, керамику, металлические сетки, зернистые слои.

Мокрая очистка выбросов является одним из наиболее эффективных и широко распространенных методов пылегазоулавливания.

Основой процесса мокрой очистки  является осаждение частиц пыли на каплях или на слое жидкости. В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода. Иногда, в зависимости от особенностей состава очищаемых выбросов, воду подщелачивают или подкисляют.

Форсуночный скруббер (рис. 6) представляет собой цилиндрическую емкость, оснащенную патрубками для подвода и отвода очищенного воздуха. В верхней части корпуса расположены один или несколько ярусов форсунок для распыления орошающей жидкости.

Рис. 6.

Форсуночный скруббер:

1 – цилиндрический корпус; 2 – входной патрубок; 3 – патрубок для отвода очищенного газа; 4 – подвод воды на орошение; 5 – контрольно-измерительные приборы параметров воды; 6 – регулирующая задвижка; 7 – форсунки верхнего и нижнего яруса орошения; 8 – гидрозатвор

Жидкость в виде дождя с  диаметром капель 0,6-1 мм как бы промывает очищаемый газ, движущийся противотоком, т.е. снизу вверх, со скоростью 0,7-1,5 м/с. При больших скоростях происходит вынос влаги и отложение пыли на внутренних поверхностях выходного патрубка скруббера. Удельный расход воды в скрубберах составляет 1-6 л/м³.

В механическом скруббере распыление жидкости производится с помощью вращающегося диска. В скруббере Вентури распыление жидкости происходит за счет турбулентного движения очищаемого потока газа через конфузор трубы Вентури (рис. 7). Проходя далее через инерционный каплеуловитель, поток газа освобождается от капель жидкости, которые удерживают частицы пыли, откуда жидкость отводится через гидрозатвор

Рис. 7. Скруббер Вентури:

1 – вход очищаемого газа; 2 – выход очищенного газа; 3 – орошающее устройство; 4 – конфузор трубы Вентури; 5 – горловина; 6–диффузор; 7 – каплеуловитель; 8 –гидрозатвор

 

 

 

§4. Контроль и нормирование загрязнений атмосферного воздуха

4.1. Нормирование  качества атмосферного воздуха

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации – количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Качество атмосферного воздуха  – это совокупность его свойств, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК).

ПДК – это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия.

Под прямым воздействием понимается нанесение организму человека временного раздражающего действия, вызывающего ощущение запаха, кашель, головную боль. При накоплении в организме вредных веществ выше определенной дозы могут возникать патологические изменения отдельных органов или организма в целом.

Под косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на живые организмы, ухудшают обычные условия обитания: поражаются зеленые насаждения, увеличивается число туманных дней и т.д. Основным критерием установления нормативов ПДК для оценки качества атмосферного воздуха является воздействие содержащихся в воздухе загрязняющих примесей на организм человека.

Для оценки качества атмосферного воздуха  установлены две категории ПДК: максимально разовая (ПДК_мр) и среднесуточная (ПДК_сс).

ПДК_мр – основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности, биоэлектрической активности головного мозга) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

ПДК_сс – установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

К началу 1999 г. по нормативам ПДК оценивалось  около 1000 веществ, которые могут  попадать в атмосферный воздух. ПДК  наиболее распространенных загрязняющих веществ приведены в табл. 3.

Таблица3

ПДК наиболее распространенных веществ

Наименование  загрязняющего вещества	ПДК мр, мг/м3	ПДК сс, мг/м3
Азота диоксид	0,085	0,04
Азота оксид	0,4	0,06
Ангидрид серный	0,5	0,05
Аммиак	0,2	0,04
Бенз(а)пирен	—	0,1 мкг/ЮОм3
Взвешенные вещества	0,5	0,15
Ртуть металлическая	—	0,0003
Свинец и его соединения	—	0,0003
Углерода оксид	5	3
Угольная зола ТЭС	0,05	0,02
Формальдегид	0,35	0,003
Хлор	0,1	0,03

Если вещество оказывает на окружающую природную среду вредное действие в меньших концентрациях, чем  на человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу. Воздействие веществ, для которых не установлены ПДК, оценивается по ориентировочному безопасному уровню воздействия загрязняющего атмосферу вещества (ОБУВ). ОБУВ – временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, устанавливаемый расчетным методом для целей проектирования промышленных объектов.

Установленные в других странах  ПДК могут отличаться в большую  или меньшую сторону.

Некоторые вещества при  одновременном присутствии в атмосферном воздухе обладают однонаправленным действием, т.е. эффектом суммации. В этом случае при оценке качества атмосферного воздуха должно выполняться следующее условие:

где С₁ С₂ ..., С_п — концентрация каждого из веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м³.

Перечень веществ, обладающих эффектом суммации, постоянно дополняется  и на сегодня насчитывает 51 группу веществ однонаправленного действия. действия норматива ПДВ, как правило, не превышает 5 лет.

Для каждого города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.

Соблюдение установленных нормативов качества атмосферного воздуха обеспечивает благоприятную экологическую обстановку в данном районе в соответствии с требованиями закона об охране атмосферного воздуха.

Максимальная концентрация примеси с заданной вероятностью ее превышения определяется из предположения логарифмически нормального распределения концентраций примесей в атмосфере для заданной вероятности ее превышения:

где q – средняя концентрация; при Р=0,1% z=3,08; P=l% z=2,33; Р=5% z=l,65.

Индексы загрязнения  атмосферы (ИЗА) — количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы отдельной примесью, учитывающая различие в скорости возрастания степени вредности веществ, приведенной к вредности диоксида серы, по мере увеличения превышения ПДК

где С_i – константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для соответственно 1, 2, 3 и 4-го классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы.

Комплексный индекс загрязнения  атмосферы города (КИЗА) – количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого п веществами, присутствующими в атмосфере города (или района города):

где п – количество рассматриваемых примесей (может включать в себя все загрязняющие вещества, присутствующие в атмосфере города, или только приоритетные вещества, определяющие состояние атмосферы).

Фоновая концентрация – статистически достоверная максимальная концентрация, С_ф мг/м³. Она является характеристикой загрязнения атмосферы и определяется как значение концентрации, которое превышается не более чем в 5% случаев от общего количества наблюдений. Фоновая концентрация характеризует суммарную концентрацию, создаваемую всеми источниками, расположенными на данной территории.

4.2 Контроль выбросов

Мониторинг атмосферного воздуха  – слежение за его состоянием и предупреждение о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов. Наблюдение за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют с помощью постов.

Посты наблюдения размещаются в  павильоне или на автомобиле, оборудованном соответствующими приборами.

Установлено 3 категории постов наблюдений:

1. стационарный – предназначен для непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Выделяются опорные стационарные посты – для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ.
2. маршрутный – предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводят с помощью специально оборудованного автомобиля-лаборатории.
3. передвижной (подфакельный) – предназначен для отбора проб под дымовым факелом с целью выявления зоны влияния данного источника. Наблюдения под факелом производятся с помощью лаборатории, смонтированной в автомобиле. Подфакельные посты располагаются в определенных точках на фиксированных расстояниях от источника. Они перемещаются в соответствии с направлением факела обследуемого источника выброса.

Стационарные и маршрутные посты  размещаются в местах, выбранных на основе предварительного исследования загрязнения атмосферы, как правило, в центральной части населенного пункта, в жилых районах с различным типом застройки, в первую очередь в наиболее загрязненных, на территориях, прилегающих к магистралям наиболее интенсивного движения транспорта, а также в зонах отдыха.

Каждый пост независимо от категории  размещается на открытой, проветриваемой со всех сторон площадке с непылящим  покрытием (асфальт, твердый грунт, газон) таким образом, чтобы исключить  искажение результатов измерений из-за наличия зеленых насаждений, зданий и других объектов.

Необходимое количество постов устанавливается  в зависимости от численности  населения, площади населенного  пункта, рельефа местности, особенностей размещения и уровня развития промышленных предприятий, расположения магистралей с интенсивным движением, расположения мест отдыха и курортных зон, метеоусловий.

Оптимальное количество постов, обеспечивающих минимальные затраты при заданной погрешности наблюдений в зависимости  от численности населения города, следующее: