Атмосфера, її роль. Забруднення атмосфери.
Зміст: 1. Атмосфера, її роль. 2. Забруднення атмосфери: а) природні (земні і позаземні) та штучні (антропогенні) б) матеріальні та енергетичні в) рідкі, тверді, газоподібні г) токсичні і нетоксичні. 3. Нормування якості атмосферного повітря 4. Очистка промислових газів 4. 1. Очистка промислових газів від твердих включень (сепарація пилу) 4. 2. Сепарація пилу в механічних знепилюючих пристроях - Осаджувальні камери Інерційні пиловловлювачі Відцентрові знепилюючі пристрої
1. Атмосфера, її роль. Забруднення атмосфери. Ми живемо на дні великого повітряного океану атмосфери. Повітря не середовище , а одна з найважливіших складових частин біосфери земної оболонки, яка наповнена живими організмами, що населяють Землю. Існування флори та фауни, а також всього живого на Землі (у тому числі і людини) неможливо без повітряного середовища. Хоча загальна потужність повітряної оболонки досягає лише половини радіусу Землі, за космічними масштабами вона виглядає тонкою плівкою. Загальна вага атмосфери надзвичайно мала (5, 15 х1015 т) всього 1 /1000000 ваги Землі, але захисні функції атмосфери переоцінити важко. Земне життя вразливе до космічних променів та потребує постійного і надійного захисту.
Повітряна оболонка Землі, як і будь який зовнішній шар, здійснює і захисні функції. Хоча за нашими міркуваннями атмосфера ніяк не вкладається в поняття засобу захисту, саме атмосфера – безвідмовна перешкода для згубного впливу космосу. Атмосфера надійно захищає планету від космічного та ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них - на режими річок, грунтово-рослинний шар та процеси рельєфоутворення. Пробити атмосферу можуть лише крупні метеорити з початковою вагою в десятки та сотні тонн явище, як відомо, надзвичайне. Від Сонця на Землю потрапляє енергія, а значить і сама можливість життя. Саме атмосфера “відміряє” життєву дозу сонячної енергії.
Для нормальної життєдіяльності людини та всього живого на Землі необхідно не тільки присутність повітря, але і його певний склад. Від складу повітря залежить стан організму людини, його здоров'я. Порушення нормального складу повітряного середовища може завдавати негативного впливу не тільки на здоров’я людини, але і на розвиток людського організму, і як наслідок, призвести до генетичних змін в ньому. Повітряне середовище необхідна умова існування фауни та флори Землі визначає процеси геологічного розвитку Землі, кругообіг речовин в природі. Без повітряного середовища на сучасному етапі розвитку людства неможливо здійснення життєво важливих технологічних процесів.
Одним із найважливіших показників стану атмосфери як середовища існування є хімічний склад її приземного шару. При всьому різноманітті фізичних та хімічних процесів в атмосфері, хімічний склад приземного її шару залишається практично постійним. Дослідження показали, що до висоти 20 км тенденцій до зміни складу атмосфери не спостерігається, що зумовлено, очевидно, інтенсивним її перемішуванням за рахунок конвективних потоків. Атмосфера приземного шару являє собою суміш постійних та змінних газів. В групу постійних газів входять азот, кисень, аргон та інші інертні гази, а змінних діоксиди карбону, сульфуру та нітрогену, озон, водяна пара. Атмосфера, завдяки сукупності різних факторів, постійно очищається від забруднюючих її речовин. Тверді частинки осаджуються під дією гравітаційних сил, їх коагуляції, електричних розрядів Землі, в результаті вимивання із атмосфери опадами.
Забруднення довкілля шкідливо впливає на всі сторони суспільного життя. Створюється загроза для здоров’я і життя людей, що може стати причиною підвищеної захворюваності, передчасного старіння, виникнення важких віддалених наслідків та можливих незворотних змін у майбутніх поколінь. На жаль, на перший план завжди ставиться економічна ефективність виробництва, а питання захисту довкілля виноситься на другий план. В ситуації, яка склалась на сьогодні, очевидним стає необхідність докорінної зміни відношення людини до питань охорони довкілля в цілому і повітряного басейну в тому числі, інакше людству неминуче загрожує загальна екологічна катастрофа.
Всі забруднення атмосфери за джерелами їх походження поділяють на природні (земні та позаземні) та штучні (антропогенні). Основними забруднювачами атмосфери антропогенного походження є викиди промислових підприємств. Джерела забруднення атмосфери викидами промислових підприємств неутилізовані відходи різних підприємств, які утворюються в результаті обміну речовин та енергії промислових підприємств з навколишнім природним середовищем.
рідкі та тверді. За кількістю викинутих в атмосферу речовин викиди (джерела) поділяють на 6 груп: 1) до 0, 01 т/добу; 2) від 0, 01 до 0, 1 т/добу; 3) від 0, 1 до 1, 0 т/добу; 4) від 1, 0 до 10 т/добу; 5) від 10 до 100 т/добу; 6) понад 100 т/добу. Залежно від розміру часток тверді та рідкі викиди поділяють на чотири групи: рідкі супертонкий туман (до 0, 5 мкм), тонкодисперсний туман (в межах 0, 5 3, 0 мкм), грубодисперсний туман (в межах 3, 0 мкм) та краплі (понад 10 мкм); тверді (дими) до 1, 0 мкм, від 1, 0 до 10 мкм, від 10 до 50 мкм і понад 50 мкм.
Всі забруднення повітряного басейну можна об'єднати в дві основні групи: матеріальні та енергетичні. Матеріальні забруднення поділяють також на дві підгрупи хімічно інертні (нетоксичні) та хімічно активні (токсичні). В ці групи входять газоподібні, рідкі, тверді та змішані забруднення. Токсичними називаються такі інгредієнти, які при перевищенні певної граничнодопустимої концентрації (ГДК) спричиняють загибель живих істот або пригнічують їхню життєдіяльність. Нетоксичними є інгредієнти, які необхідні для розвитку живих організмів або не здійснюють негативний вплив на їхню життєдіяльність у певних межах концентрацій (вмісту), характерних для природного складу повітря.
За характером впливу на живі організми можна виділити п'ять груп забруднень: загальносоматичні, які при певній кількісній дії можуть викликати отруєння всього організму (оксид карбону, неорганічні сполуки плюмбуму, меркурій ); сенсибілізуючі або алергени (хімічно інертні сполуки, наприклад: квітковий пилок ); подразнюючі які викликають подразнення дихальних шляхів та слизових оболонок (діоксид сульфуру, хлор, аміак, оксиди нітрогену, озон тощо); канцерогенні, які викликають злоякісні пухлини (бенз(а)пірен, сполуки нікелю, сполуки хрому( VI), азбест, радон тощо); мутагенні, які призводять до генетичних змін (радіонукліди, органічні сполуки плюмбуму, сполуки мангану у вищих ступенях окислення, радій тощо).
Як зазначалось, джерелами забруднення атмосфери можуть бути як природні так і антропогенні фактори. Природними джерелами забруднення атмосфери є вулкани, лісові пожежі, пилові бурі, поверхні вивітрювання, і вони не загрожують негативними наслідками природним екосистемам, за винятком деяких катастрофічних явищ. Останнім часом антропогенні фактори забруднення атмосфери стали перевищувати за масштабами природні, набуваючи глобального характеру, особливо щодо дії на клімат.
Щорічно при спалюванні палива викидається понад 700 млн. тонн пилу та різних газоподібних сполук. Все це призвело до накопичення в атмосфері антропогенних забруднювачів: оксиду (СО) та діоксиду (С 02) карбону, метану, оксидів нітрогену, діоксиду сульфуру, озону, фреонів тощо. Вони суттєво впливають на глобальний клімат, викликаючи такі негативні наслідки як “парниковий ефект”, виснаження “озонового шару Землі”, випадання “кислотних опадів”, утворення “фотохімічного смогу”, зниження прозорості атмосфери, послаблення здатності атмосфери до самоочищення.
Особливо гострою є проблема запобігання забруднення атмосфери міст, де зосереджена більша частина населення, промисловості та транспорту. Причин несприятливої екологічної ситуації є декілька: По-перше, це невирішені проблеми, які пов’язані з реалізацією природоохоронних заходів. По-друге, це неправильне проектування газоочисних пристроїв. По-третє, це недостатність вихідних даних для проведення екологічної експертизи продукції і виробництва.
Систематична або періодична наявність в атмосферному повітрі населених пунктів шкідливих речовин в концентраціях, які перевищують нормативні величини, призводить до захворювань населення, навіть ракових, до поширення серед частини населення токсикоманії, ускладнює перебіг серцево- судинних захворювань, сприяє виникненню та розвитку захворювань дихальної і нервової систем людини. Дослідження показують, що в місцевостях з порівняно невисоким рівнем забрудненості повітря частота захворювань органів дихання зростає в 2 та більше разів, а при високому рівні забрудненості в 4 40 разів, в порівнянні з частотою захворювань в екологічно безпечних районах. Від впливу забруднюючих речовин в першу чергу страждають діти, а шкода, якої вони зазнають, значно перевищує шкоду, завдану здоров’ю дорослих.
Основним законодавчим актом з охорони атмосфери є Закон України “Про охорону атмосферного повітря”, прийнятий Верховною Радою і підписаний Президентом України 16. 10. 1992 року. Закон спрямований на збереження сприятливого стану атмосферного повітря, його відновлення та поліпшення для забезпечення екологічної безпеки людини, а також попередження шкідливого впливу на навколишнє природне середовище. Закон охоплює в себе практично все різноманіття проблем охорони повітряного середовища, починаючи від загальних положень та закінчуючи відповідальністю за порушення норм та вимог до охорони повітряного басейну. У Законі визначені завдання в області охорони атмосферного повітря: регулювання суспільних відношень з метою збереження в чистоті стану атмосферного повітря, запобігання та зниження шкідливої хімічної, фізичної, біологічної та іншої дії на атмосферу, пов'язаних з несприятливими наслідками для населення, народного господарства країни, рослинного та тваринного світів.
Нормування якості атмосферного повітря Згідно з Законом України “Про охорону атмосферного повітря”, для обмеження забруднення та можливості контролю стану повітряного середовища Міністерством охорони здоров’я (МОЗ) встановлюються граничнодопустимі концентрації (ГДК) забруднюючих атмосферу речовин. Для більшості речовин, що забруднюють атмосферу, встановлюються дві граничнодопустимі концентрації максимальна разова (ГДКМр>) та середньодобова (ГДІ<Сд ). В наш час перелік речовин, для яких МОЗ встановлені ГДК, нараховує олизько 1000 найменувань. Максимально разові ГДК встановлюються для тих речовин, наявність яких в атмосферному повітрі може викликати різного роду небажані рефлекторні реакції у людини через подразнення рецепторі в органів дихання або слизових оболонок при короткочасній дії (до 20 хвилин). Мета регламентації середньодобової ГДК попередити можливі опосередковані шкідливі наслідки необмежено
При одночасній присутності в атмосферному повітрі декількох забруднюючих речовин, їх допустима концентрація визначається з врахуванням характеру можливого впливу на організм. Якщо ці речовини мають різнонапрямлену дію на організм людини, концентрація кожного з них не повинна перевищувати ГДКмр або ГДКсд. Якщо ці речовини мають однонапрямлену дію, їх сумарна допустима концентрація повинна відповідати умові: С 1, С 2, . . . , Сп - фактичні концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі при одночасному відборі проб в одній місцевості, мг/м 3; ГДК - граничнодопустима концентрація речовин в атмосферному повітрі, мг/ м 3. В кожному конкретному випадку при забрудненні атмосфери декількома речовинами одночасно необхідно робити висновок про характер їх комплексної дії на організм людини.
Потенціонування взаємне підсилення впливу двох або більшої кількості агентів навколишнього середовища, при якому сумарний ефект їхнього взаємного впливу перевищує суму ефектів, що виникають при ізольованій дії кожного з цих агентів зокрема. Ефект сумації мають: ацетон, фурфурол, формальдегід, фенол; всі хлорорганічні пестициди; озон, діоксид нітрогену та формальдегід; діоксид сульфуру та аерозолі сульфатної кислоти; діоксид сульфуру та сірководень тощо. Ефект потенціонування притаманний таким речовинам: флюористий гідроген та фториди з коефіцієнтом 0, 8 та метилметакрилат з коефіцієнтом 0, 8. При забрудненні атмосфери речовинами, для яких ГДК не визначені, МОЗ встановлює орієнтовно безпечні рівні впливу (ОБРВ).
Всі промислові викиди в атмосферне повітря підлягають періодичній інвентаризації, під якою слід розуміти систематизацію відомостей про розподіл джерел викидів на території об’єкту, їх кількість та склад. Метою інвентаризації є: визначення викидів шкідливих речовин, що надходять в атмосферу від об’єктів; оцінка впливу викидів на навколишнє середовище; розробка рекомендацій з організації контролю викидів; оцінка стану очисного обладнання та екологічності технологій і виробничого обладнання; планування черговості природоохоронних заходів. Інвентаризація здійснюється один раз в п’ять років. Джерела забруднення атмосфери визначаються на основі схем виробничого процесу підприємства. Для діючих підприємств контрольні точки встановлюються по
Основними параметрами, які характеризують викиди забруднюючих речовин в атмосферу, є вид виробництва, джерело виділення шкідливих речовин, джерело викиду, кількість джерел викидів, координати розташування викиду, висота джерела викиду, діаметр устя труби, параметри газоповітряної суміші на виході з джерела викиду (швидкість, об’єм, температура), характеристика газоочисних пристроїв, види і кількість шкідливих речовин тощо.
Для забезпечення ефективного контролю за ступенем забрудненості атмосфери необхідно проводити визначення категорії небезпечності підприємств, залежно від маси, виду та складу забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу. Категорію небезпечності підприємств (КНП) розраховують згідно з виразом: М маса викиду г ої речовини, т/рік; ГДКсд середньодобова граничнодопустима концентрація і вої речовини, мг/мл; п - кількість шкідливих речовин, які викидаються підприємством і забруднюють атмосферу; а безрозмірна константа, яка дозволяє порівняти ступінь шкідливості г ої речовини зі шкідливістю діоксиду сульфуру.
Для розрахунку КНП за відсутності середньодобових значень ГДК використовують значення ГДКМР або зменшують в десять разів значення ГДК забруднюючих речовин для робочої зони. За величиною КНП підприємства поділяють на 4 категорії небезпечності. Граничні умови для виділення підприємства за категоріями небезпечності : І II IV Категорії небезпечності Значення КНП 108<КНП< 104<КНП<103 < 103 Санітарно-захисна зона (СЗЗ), м 1000 Г>0() 300 100 Залежно від категорії небезпечності підприємства здійснюється облік викидів забруднюючих речовин в атмосферу і запроваджується періодичність контролю за викидами підприємств, а також визначається розмір санітарно захисних зон від джерел забруднень до житлових районів
Викиди за інгредієнтами і класом небезпечності речовин, які виділяються в атмосферу електронним заводом Назви речовин, які гдк виділяються мг/мг Клас небезпечності Кількість викиду, т/рік Завислі речовини (пил) 0, 15 3 4663, 293 Оксид карбону Діоксид сульфуру 3, 0 0, 05 4 3 8992, 420 727, 285 Діоксид нітрогену 0, 04 2 150, 000001 1 0, 665 0, 02 2 911, 579 Бензопірен Смолисті речовини
Розраховуємо КНП цього підприємства: КНП = (4663, 293/0, 15 + (8992, 420/3, 0) + (727, 285/0, 05)+ (150/0, 04) + (0, 665/0, 000001 )+ (911, 579/0, 02) = 7901229924. Отримане значення КНП перевищує 108 і це є свідченням того, що даний завод є джерелом забруднення навколишнього середовища і належить до І категорії небезпеки за забрудненням атмосфери.
Сучасні вимоги до якості та ступеня очищення викидів досить високі. Для їх дотримання необхідно використовувати технологічні процеси та обладнання, які знижують або повністю виключають викиди шкідливих речовин в атмосферу, а також забезпечують нейтралізацію утворених шкідливих речовин. Способи очищення промислових викидів в атмосферу від шкідливих речовин можна поєднати в такі групи: очищення промислових газів від пилу та аерозолів шкідливих речовин; очищення промислових газів від газоподібних речовин; -зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згорання транспортних засобів та стаціонарних установок.
Загалом послідовність вибору типу очисних пристроїв така: визначення характеристик викидів (температура, вологість, вид та концентрація домішок, токсичність, дисперсність тощо); визначення типу очисного пристрою або фільтру за витратою газу, необхідним ступенем очищення, можливостями виробництва та іншими факторами; знаходження робочої швидкості газів; техніко економічний аналіз можливих варіантів очищення; розрахунок параметрів очисного пристрою; проектування та вибір очисного пристрою або фільтру.
При виборі засобів очищення викидів в атмосферу слід керуватись і такими рекомендаціями: сухі механічні засоби та пристрої знепилення газів не ефективні при видаленні дрібнодисперсного та липкого пилу; мокрі методи знепилення не ефективні при очищенні викидів, в яких містяться речовини, що погано злипаються і утворюють грудки; електрофільтри не ефективні у випадку видалення забруднень з малим питомим опором і погано заряджаються електрикою; рукавні фільтри не ефективні для очищення газів від липкого та зволоженого пилу; мокрі скрубери неможна застосовувати приміщеннями в зимових умовах. для роботи поза
Очистка промислових газів від твердих включень (сепарація пилу) Пил, у тому числі і нетоксичний, при потраплянні в атмосферне повітря може надавати негативного впливу на навколишнє середовище. Запобігання забруднення атмосфери твердими домішками може бути досягнуто вдосконаленням технології виробничих процесів -очисткою промислових викидів. Реалізація першого напрямку на сучасному етапі, в більшості випадків, пов'язана з технічними або економічними труднощами. Імовірнішим є другий напрямок вирішення проблеми забрудненості атмосфери твердими домішками очистка промислових викидів.
Сучасні апарати знепилення газів можна поділити на чотири групи: механічні знепилюючі пристрої, в яких пил відділяють під дією сил тяжіння, інерції та відцентрових сил; гідравлічні (мокрі) апарати, в яких тверді частки вловлюють рідинами; пористі фільтри, на яких осаджуються частки пилу; електрофільтри, в яких пил осаджується за рахунок іонізації газу та зарядження пилинок, які наявні в ньому.
Сепарація пилу в механічних знепилюючих пристроях До механічних знепилюючих пристроїв відносяться гравітаційні пристрої (осаджувальні камери), інерційні пиловловлювачі, відцентрові пристрої. Осаджувальні камери призначені для вловлювання грубодисперсних часток розмірами > 50 мкм. В цих апаратах осадження часток пилу з газового потоку проходить під дією сил гравітації. Швидкість руху газів знижують до рівня, коли пил осідає під впливом сил гравітації. Ефективність очистки газів в пилеосаджувальній камері залежить від швидкості руху осаджувальних часток пилу, швидкості руху газів в камері та її геометричних розмірів. Чим більша швидкість руху часток та час їх перебування в камері, тим вища ефективність очистки газів.
Інерційні пиловловлювачі. В пиловловлювачах цього типу сепарація часток із газового потоку забезпечується дією як гравітаційних сил, так і сил інерції часток пилу, які рухаються в аерозольному потоці. Ефект сил інерції пилових часток для їх осадження в апаратах даного типу реалізується при різких змінах напрямку руху (повороті) газового потоку. За рахунок сил інерції, тверді частки вдаряються в поверхню апарату та осаджуються в бункерах. Інерційний пиловловлювач.
До пиловловлювачів інерційного типу належать жалюзійні пило та попеловловлювачі, а також пилонакопичувачі. Принцип роботи жалюзійного пиловловлювача полягає в наступному: жалюзійна решітка розділяє газовий потік на дві частини перша, значно знепилена і містить до 80 90% всієї газової фази, та друга, яка містить 10 20% сумарного газу з підвищеною запиленістю. Ефективність роботи жалюзійних пиловловлювачів залежить від ефективності самої решітки. Жалюзійні пиловловлювачі придатні для очистки газів з температурою до 450°С, а швидкість газу на підході до решітки повинна бути від 15 до 25 м/с. Гідравлічний опір жалюзійних пиловловлювачів знаходиться в межах 100 400 Па.
Відцентрові знепилюючі пристрої. До цієї групи пристроїв належать циклони, вихрові та відцентрові ротаційні пиловловлювачі. Сепарація пилу з аерозольного потоку проходить під дією відцентрових сил на частки пилу, які виникають при поступово обертальному русі газового потоку. Найпоширенішими апаратами цієї групи є циклони. Циклони складаються з двох частин: циліндричної труби та конуса, який звужується до низу. Тангенціально входячи в циклон, запилений газ рухається по спіралі всередині апарату. Під дією відцентрових сил завислі частки відкидаються до стінок циклону і, втрачаючи швидкість, опускаються по його конічній частині. Циклони, які випускаються промисловістю, розраховані на швидкість газового потоку на вході від 5
Циклон.
Батарейні циклони можуть бути складені з прямоточних (менш ефективні) та зворотноточних циклонних елементів. Ефективність циклонів залежить від концентрації пилу та розмірів його часток, різко знижується при зменшенні цих показників. Середня ефективність знепилення газів в циклонах складає 98% при розмірі часток пилу 30 40 мкм, 80% при 10 мкм та 60% при 4 5 мкм. Циклони широко використовуються в цементній, вугільній, хімічній промисловості, металургії та інших галузях.
Практично використовуються такі типи циклонних сепараторів: горизонтальні пиловловлювачі, які працюють за принципом надання газам вихороподібного кругового руху за допомогою вертушки зі системою невідхилюваних лопат; вертикальні сепаратори, які працюють за принципом подання газу зверху через горизонтально встановлену кільирву крильчатку, яка надає газові обертового руху; тверді частинки осідають на дні, а очищений газ відводиться через центральну трубу; вертикальні сепаратори з тангенціально розташованим вхідним патрубком. У цьому сепараторі очищувальний газ надходить збоку або знизу і набуває тангенціального руху, який виносить тверді частинки до стінок, а потім в пилезбирач; ■Ротаційні струменеві пиловловлювачі є різновидом відцентрового циклонного сепаратора, в якому вихороподібність руху газу підсилена тангенціальним повітряним потоком. В них пил накопичується всередині повітряного середовища і під дією гравітаційних сил падає на дно пилезбирача.
Циклони недоцільно використовувати в установках з непостійним режимом роботи, оскільки їх ефективність змінюється при коливаннях витрат газу та нерівномірних газових потоках. Цей недолік усувається в батарейних циклонах мультициклонах, в яких газовий потік розподіляється по підключеними паралельно циклонах, об’єднаних в одну споруду, які мають загальний ввід та відвід газів, а також збірний бункер
Скачать презентацию Атмосфера її роль Забруднення атмосфери Зміст 1
атмосфера 1.pptx