Опасности технических систем. Идентификация вредных факторов техносферы. Квантификация негативных факторов

      Основными экологическими нормативными показателями предприятий, технических средств, технологий являются предельно допустимые выбросы и предельно допустимые сбросы.

      Предельно допустимый выброс (ПДВ) в атмосферу устанавливают для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника с учетом рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создадут приземную концентрацию, превышающую их предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения, растительного и животного мира.

      Для атмосферного воздуха населенных мест нормируются максимально разовая и среднесуточная ПДК (список № 3086-84). При отсутствии данных о загрязняющих веществах в этом списке нормирование производится по ориентировочному безопасному уровню воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (список № 4417-87).

     В соответствии с CH 369-74 наибольшая концентрация каждого вредного вещества в мг/м³ в приземном слое атмосферы не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации данного вредного вещества, установленной CH 245-71. при одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих суммацией действия, их безмерная концентрация не должна превышать единицы где С1, С2,…Сn - концентрация вредных веществ, в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности в мг/м³; ПДК1,  ПДК 2, … ПДКn – соответствующие предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в мг/м³.

     Максимальная приземленная концентрация вредных веществ при неблагоприятных метеорологических условиях достигается на оси факела выброса по направлению среднего ветра. При этом существуют значения опасной скорости ветра, когда возможно накопление вредных веществ на некотором расстоянии от источника выброса. Концентрация примесей в воздухе тем меньше, чем выше источник выброса (устье заводской трубы) над уровнем земли и больше разность температур выбрасываемых аэрозолей и окружающей среды, чем лучше условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе. Эти обстоятельства определяют вид формулы для расчета ПДВ от конкретных источников загрязнений. Если в воздухе городов и других населенных пунктов  концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения ПДВ по причинам объективного характера в настоящее время не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выбросов от действующих предприятий до значений, обеспечивающих соблюдение ПДК или полного предотвращения выбросов.

     На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавливают временно согласительные выбросы вредных веществ (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наилучшей достигнутой технологией и технологическими процессами.

     При установлении ПДВ (ВСВ) учитывается перспектива развития предприятия, физико-географические и климатические условия местности, взаимное расположение промышленных и жилых зон. Пересматриваются ПДВ каждые 5 лет.

      Если возможно устранить или существенно уменьшить выбросы вредных веществ от отдельных объектов, в территориально-ведомственных планах должны предусматриваться сроки вывода этих объектов из жилых зон городов, изменение профиля производства этих объектов или организация для них санитарно-защитных зон.

      Предельно допустимы сброс (ПДС) вещества в водный объект – это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом  в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.                   Нормы устанавливаются с учетом ПДК веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями. ПДК веществ в водных объектах – это такая концентрация веществ в воде мг/л, выше которой она становится непригодной для пользования. Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения запрещено сбрасывать в водные объекты сточные воды, содержащие вещества, для которых ПДК не установлены. В этих случаях необходимо обеспечить исследования для изучения степени вредности и обоснования ПДК вредных веществ. ПДК может быть разной в зависимости от назначения водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей.

       Постановлением правительства 1937 г. «О санитарной охране водопроводов и источников водоснабжения» предусматривается образование зон санитарной охраны источников водоснабжения. Для охраны и улучшения гидрологического режима, благоустройства рек, озер, водохранилищ и их прибрежных территорий, устанавливается специальный режим охраны вод от загрязнения. Размер зоны зависит от протяженности русла реки и колеблется от 100 до 500 м.

      В качестве критериев оценки загрязненности почв предусмотрено установление нормативов предельно допустимых концентраций вредных химических, бактериальных, паразитарно-бактериальных и радиоактивных веществ в почве. Миграция вредных веществ в почве осуществляется в основном в результате диффузии или массопереноса. ПДК загрязняющих веществ в почве выражается в мг/кг.

Например, ПДК для свинца составляет 30 мг/кг, для ртути 2,1 мг/кг.

      В тех случаях, когда предприятия проводят работы, связанные с нарушением земель, они обязаны обеспечить снятие, использование и сохранение плодородного слоя почвы, а по окончании работ провести рекультивацию нарушенных земель, восстановление их плодородия и других полезных свойств земли.

      Острой экологической проблемой является размещение быстро растущего  количества отходов и очистка старых свалок. Решить проблему может только снижение количества производимых отходов, внедрение безотходных технологий.

      В США захоронение и сжигание отходов оказывается в 3 раза дороже, чем переработка отходов и восстановление вторичных материалов – утилизация. Так, одна бутылка может быть употреблена до 30 раз.

      Задачу утилизации облегчает раздельный сбор отходов. Одной из проблем захоронения отходов является образование попутных газов – метана и двуокиси углерода, которые могут приводить к взрывам и пожарам и требуют специального отвода.

     Комплексные экологические требования применительно к каждому отдельному предприятию конкретизируются в его экологическом паспорте.     Экологический паспорт разрабатывается предприятием и согласуется с территориальными органами.

      Основой для разработки экологического паспорта являются основные показатели производства, проекты расчетов ПДВ, нормы ПДС, разрешение на природопользование, паспорта газо- и водоочистительных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности.

     В экологический паспорт включаются общие сведения о предприятии, об объеме промышленного производства и о технологическом регламенте, то есть о расходе сырья и вспомогательных материалов по видам продукции, и о характере готовой продукции. Такие данные позволяют объективно оценить содержание выбросов предприятия и предлагаемое количество отходов.  

1.3 Методы повышения безопасности технических систем и технологических процессов. 

     Общие направления повышения безопасности и экологичности технических систем и технологических процессов установлены санитарными нормами и предусматривают:

- замену вредных веществ безвредными или менее вредными;

- замену сухих способов переработки и транспортировки пылящих материалов мокрыми;

- замену технологических операций, связанных с возникновением шума, вибраций и других вредных факторов, процессами или операциями, при которых обеспечены отсутствие или меньшая интенсивность этих факторов;

- замену пламенного нагрева электрическим, твердого и жидкого топлива газообразным;

- герметизацию оборудования и аппаратуры;

- полное улавливание и очистку технологических выбросов, очистку промышленных стоков от загрязнения;

- тепловую изоляцию нагретых поверхностей и применение средств защиты от лучистого тепла.

      Важным направлением в защите окружающей среды является разработка малоотходных и безотходных технологий. Такой переход к малоотходным технологиям позволяет осуществлять проектирование и выпуск технологического оборудования с замкнутыми циклами движения жидких и газообразных веществ. Технологии с рециркуляцией газов внедрены, например, в производстве удобрений, это резко сокращает выбросы вредных веществ в атмосферу.

     Все технические средства при вводе в эксплуатацию и ежегодно  в период эксплуатации проверяют на соответствие предъявляемым к ним требований, контрольно-измерительная аппаратура ежегодно проверяется в специальных лабораториях. Техническое средство, не соответствующее данным технического паспорта и требованиям безопасности, а также не прошедшее своевременную проверку, не допускается к эксплуатации, подлежит ремонту, модернизации или замене и обязательному контролю.

     Важным средством повышения надежности и безопасности технических систем в процессе эксплуатации является функциональная диагностика. Системы функционального диагностирования дают возможность контролировать объект в процессе выполнения им рабочих функций и реагировать на отказ в момент его возникновения. Эти системы проектируются и изготавливаются вместе с контролируемым объектом.

      Процесс диагностирования представляет собой подачу в техническую систему последовательности входных проверочных воздействий (тестовых сигналов), получение и анализ ответных реакций. Системы диагностирования применяются на этапе производства, в процессе эксплуатации объекта и позволяют немедленно реагировать на нарушения в работе объекта, подключать резервные узлы взамен неисправных, переходить на другие режимы работы. Назначение системы диагностирования еще и в имитации функционирования объекта при его проверке и наладке. В частности, системы функционального диагностирования встраиваются во все ЭВМ. Программа самопроверки записывается в постоянной памяти машины. После каждого включения последовательно опрашиваются все узлы ЭВМ. В ответ на запрос выдаются сигналы «да» (в исправном состоянии) и «нет» (в неисправном) готовности к работе, итоговая информация о готовности высвечивается на экране после окончания диагностирования.

      В свою очередь, ЭВМ могут входить в системы диагностирования самых разнообразных технических (производственных, транспортных, космических и др.) систем. В технологических установках и комплексах устанавливаются датчики давления, температуры, частоты, размеров и других параметров производственных процессов. Электрические сигналы от датчиков, воспринимаются и анализируются ЭВМ. Это позволяет поддерживать режимы работы технических систем в заданных пределах и предупреждать аварийные ситуации.

      Для обеспечения экологической безопасности технических систем и технологий используется экобиозащитная техника. Экобиозащитная техника – это средства защиты человека и природной среды от опасных и вредных факторов.

      Защита атмосферы от вредных веществ производится с помощью очистки производственных воздушных выбросов от пыли, тумана, вредных газов и паров. Для очистки от пыли сухими методами используется пылеуловители, работающие на основе гравитационных, инерционных, центробежных или электростатических механизмов осаждения, а также различные фильтры. Для очистки от пыли мокрыми методами используются газопромыватели-скрубберы, в которых пыль осаждается на капли, газовые пузырьки или пленку жидкости при контакте с ней.

      Очистка тумана производится электрофильтрами и фильтрами из различных материалов (волокна, ткань, керамика и др.). в адсорберах осуществляется поглощение вредных газов пористыми материалами абсорбентами. При абсорбции примеси вытягиваются в воду, растворы или в органические растворители, в зависимости от растворимости вредных газов в той или иной жидкости без химического взаимодействия с нею. Для нерастворимых вредных газов используются реакторы, в которых газы нейтрализуются путем химических превращений, а также печи  для дожигания остаточных газов.

      Очистка паров осуществляется путем  их концентрации в конденсаторах.

      Защита гидросферы осуществляется с помощью очистки сточных вод от загрязняющих их примесей.

      Для защиты человека в условиях производства, а  также при взаимодействии с техническими средствами вне производства применяются разнообразные средства, не допускающие или снижающие до допустимого уровня воздействие опасных и вредных факторов.

      Электрические установки должны иметь защитное заземление – соединение корпуса установки с проводником, находящимся под нулевым потенциалом «земли». Для той части электрооборудования, которая может оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, должен быть обеспечен надежный контакт с заземляющим устройством, либо с заземленными конструкциями, на которых оно установлено. Защитное заземление снижает напряжение прикосновения и величину тока ниже предельно допустимого уровня.