Основные понятия изучаемой темы. Очистка газообразных промышленных выбросов от пылей при помощи пылеосадительной камеры, циклона, фильтров

Очистка газообразных промышленных выбросов от пылей при помощи пылеосадительной камеры, циклона, фильтров, электрофильтров, скуббера Вентури, полого форсуночного скруббера, барботажно-пенного пылеулавителя.

Улавливание газообразных примесей из технологических выбросов с помощью насадочного адсорбера, полого распыливающего абсорбера, каталитического метода, биофильтра, термического метода.

Механические методы очистки сточных вод: процеживание (решетки, сита, волокноулавители), отстаивание (песколовки, отстойники, жироуловители, маслоуловители, нефтеловушки), очистка сточных вод в поле действия центробежных сил (гидроциклоны), фильтрация (зернистые фильтры и микрофильтры).

Химические методы очистки сточных вод: нейтрализация, окисление-восстановление.

Физико-химические методы очистки сточных вод: флотация, экстракция, адсорбция, гиперфильтрация, эвапорация, коагуляция, флокуляция.

Биологические методы очистки сточных вод: в естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и искусственных (биофильтры, аэротенки, окситенки) условиях.

Отходы производства и отходы потребления. Основные источники образования отходов. Полигоны для твердых бытовых отходов: правила устройства и эксплуатации, проблемы, связанные с захоронением твердых бытовых отходов. Компостирование твердых отходов. Сжигание твердых отходов. Получение биогаза. Вторичное сырье. Методы переработки вторичного сырья. Организация безотходных (малоотходных) производств.

Задание 1. Представьте схему и объясните принципы работы аппаратов для очистки газов от вредных примесей:

· пылеосадительная камера;

· циклон;

· полый форсуночный скруббер;

· скруббер Вентури;

· барботажно-пенный пылеулавитель.

Задание 2. Объясните.

1. Каталитический метод очистки отходящих газов.

2. Термический метод очистки отходящих газов.

3. Принцип работы абсорбера.

4. Принцип работы адсорбера.

5. Принцип работы биофильтра.

6. Принцип работы электрофильтра.

Задание 3. Дополните предложения.

1. Для очистки отходящих газов от пыли используют __________.

2. Адсорбция отходящих газов основана на извлечении загрязняющих веществ с помощью __________.

3. Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вещества в присутствии __________.

4. Для осуществления дожигания необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества __________.

5. Процесс __________ состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.

6. Аппарат, принцип работы которого основан на способности микроорганизмов разрушать практически любые соединения природного и искусственного происхождения, называется __________.

7. В качестве адсорбента используют __________.

8. Метод очистки отходящих газов, основанный на селективном поглощении вредных газов и паров твердыми материалами, имеющими развитую микропористую структуру, называется _________.

9. В качестве абсорбента используют __________.

10. Аппарат мокрой очистки отходящих газов, работа которого основана на осаждении частиц пыли на поверхность капель, называется __________.

11. Газовый поток вводится в __________ через входной патрубок и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру.

12. Механическая очистка сточных вод реализуется с помощью __________.

13. При отстаивании из сточной воды выделяются __________.

14. Процеживание реализуют с помощью __________.

15. Для очистки сточных вод фильтрованием применяют 2 типа фильтров: __________ и __________.

16. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в __________.

17. Для очистки сточных вод от частиц металла и песка с размером более 0,25 мм используют __________.

Задание 4. Объясните принципы работы химических, физико-химических и биологических методов очистки сточных вод:

а) нейтрализация;

б) окисление-восстановление;

в) экстракия;

г) флотация;

д) флокуляция;

е) коагуляция;

ж) адсорбция;

з) эвапорация;

и) гиперфильтрация;

к) поля орошения;

л) поля фильтрации;

м) биологические пруды;

н) аэротенки;

о) биофильтры;

п) окситенки.

Задание 5. Дайте определения.

а) отходы производства и потребления;

б) неконтролируемые свалки;

в) полигон;

г) компост;

д) биогаз;

е) безотходная технология;

ж) малоотходная технология.

Задание 6. Ответьте на вопросы.

1. Основные источники образования отходов.

2. Условия транспортирования опасных отходов.

3. Устройство полигонов для складирования ТБО.

4. Проблемы, связанные с захоронением ТБО.

5. Этапы компостирования отходов.

6. Сжигание твердых отходов.

7. Этапы получения биогаза.

8. Малоотходные и безотходные технологии. Принципы создания.

Задание 7. Расчет рассеивания в атмосфере примесей антропогенного происхождения

Цель работы: научиться рассчитывать параметры рассеивания антропогенных примесей в атмосфере, чтобы на их основе устанавливать предельно-допустимые выбросы для каждого источника загрязнения и размеры санитарно-защитной зоны предприятий (задания в Приложении В, пример расчета в Приложении Г).

Общие положения. Загрязняющие вещества в атмосферу поступают от разнообразных источников антропогенного и естественного происхождения. Основными антропогенными источниками являются выбросы промышленных предприятий, выхлопные газы автотранспорта, продукты сжигания топлива. К наиболее распространенным естественным источникам относятся окислительно-восстановительные процессы с участием микроорганизмов, вулканическая деятельность, лесные пожары и химические реакции, протекающие под действием УФ радиации и приводящие к вторичному загрязнению атмосферы (природные смоги), а также процессы выветривания почвы и горных пород, разбрызгивание морской воды.

Как правило, уровень загрязнения атмосферного воздуха определяется совместным действием природных и антропогенных источников, что существенно осложняет не только интерпретацию результатов измерений концентрации загрязняющих веществ с целью выделения источника загрязнения, но и разработку методов и средств контроля атмосферного воздуха.

В результате интенсивного развития промышленности и автотранспорта в последние десятилетия в атмосферу в большом количестве стали поступать такие вещества антропогенного происхождения, как бенз(а)пирен, фреоны, сернистый ангидрид, оксид углерода, оксид азота.

Методика расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере, содержащихся в выбросах, основана на закономерностях диффузии газов и аэрозолей в приземном слое атмосферы и позволяет рассчитывать концентрации (мг/м³) вредного вещества в приземном слое атмосферы на расстоянии до 2 км от источника выбросов.

В России исходя из гигиенических требований разработанные нормативы предельно-допустимых концентраций в воздухе населенных пунктов. Нормативы охватывают более 2500 различных веществ по содержанию в продуктах питания, почве, воде, воздухе.

ГОСТ 17.2.3.02-78 определяет, что предельно-допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ) устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создают приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, а также растительного и животного мира.

Значения ПДВ устанавливаются во всех видах проектной документации на строительство новых и реконструкцию существующих предприятий. ПДВ устанавливается для строящихся и действующих предприятий.

Значения ПДВ определяются по единой для всей страны «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86)», утвержденных Госкомгидрометом СССР и согласованных с Госстроем СССР и Минздравом СССР в 1986 году.

Если на участке допустимого выброса (ПДВ) вредных веществ при строительстве (реконструкции) предприятия сумма фонового загрязнения атмосферы и приземных концентраций, создаваемых выбросами данного предприятия, выше ПДК_м.р. – строительство (реконструкция) не разрешается органами экологической и санитарной инспекций. Чем сильнее фоновое загрязнение воздуха на участке строительства, тем меньше величина ПДВ для проектируемого предприятия. Если С_ф ³ ПДК_м.р. – строительство (реконструкция) не разрешается.

Поэтому технологи и проектанты стремятся использовать в проекте предприятия малоотходные, экологически безопасные технологии и оборудование, обеспечивающее минимальную величину выброса вредных веществ (г/с). Уменьшить величину выброса можно также путем улавливания вредных веществ в устье источника выбросов пылегазоочистными аппаратами. Уменьшить величины приземных концентраций можно путем увеличения высоты выброса (трубы) и увеличения расстояния до границы санитарно-защитной зоны с жилой застройкой, где должно соблюдаться ПДК_м.р. Во всех случаях решения принимаются по результатам расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере после выброса их из источника.

Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется путем сравнения с ПДК_м.р., рассчитанного значения приземной концентрации вредных веществ С (мг/м³), которое устанавливается на границе с жилой застройкой при наиболее неблагоприятных метеорологических условиях (когда скорость ветра достигает опасного значения U_м).

Должно соблюдаться условие:

(6.1)

где – расчетная и фоновая концентрация n-ого вещества на границе санитарно-защитной зоны предприятия с жилой застройкой соответственно.

При одновременном совместном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих согласно СН 245-71 суммацией биологического действия, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы при расчете по формуле:

(6.2)

где С¹, С²,..., Сⁿ – концентрации отдельных вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности, мг/м³;

ПДК¹, ПДК²,..., ПДКⁿ – соответствующие максимально разовые предельно-допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³ (принимаются по СН 245-71);

, ..., –соответствующие фоновые концентрации вредных веществ (мг/м³) – принимаются по данным городской гидрометеослужбы.

Расчет загрязнения атмосферы выбросами одиночного источника с учетом влияния рельефа местности, суммации вредного действия нескольких веществ, фоновых концентраций и неблагоприятных метеоусловий

Нормирование проводится с учетом влияния рельефа местности, суммации вредного воздействия нескольких веществ, фоновых концентраций и неблагоприятных метеоусловий, например, скорость ветра более 9 м/с для г. Оренбург.

Максимальная приземная концентрация вредного вещества С_т при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника (точечного) с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии Х_т (м) от источника определяется по формуле:

мг/м³ (6.3)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в регионе и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе в данной местности, С^2/3 мг град^1/3/ г;

М – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

η – коэффициент, учитывающий рельеф местности; (при ровной местности с перепадом высот не более 50 м на 1 км η = 1 (в радиусе 2 км);

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

Н – высота источника выброса над уровнем земли, м;

ΔТ – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Т_г и температурой окружающего атмосферного воздуха Т_в, °С;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с.

Коэффициент А ( ) должен приниматься для неблагоприятных метеорологических условий, при которых концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе от источника выброса достигают максимального значения:

· для субтропической зоны Средней Азии (лежащей южнее 40°с.ш.) – 240;

· для Казахстана, нижнего Поволжья, Сибири, Дальнего Востока – 200;

· для севера и северо-запада Европейской территории России, Среднего Поволжья, Урала и Украины – 160;

· для Оренбурга – 180.

Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу определяется по формуле:

, г/с (6.4)

где С – концентрация вредного вещества в выбрасываемой газовоздушной смеси, мг/м³;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с.

Значения безразмерного коэффициента F должны приниматься:

· для газообразных вредных веществ (сернистого ангидрида, сероуглерода и т.п.) и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т.п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) – 1;

· для пыли и золы (кроме указанных выше) – 2 при условии, если средний эксплутационный коэффициент очистки более 90 %; 2,5 при 75 – 90 % и 3 при менее 75 % соответственно.

Величину ΔT следует определять, принимая температуру окружающего атмосферного воздуха Т_В по средней температуре наружного воздуха в 13 часов наиболее жаркого месяца года, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т_г – по действующим для данного производства технологическим нормативам.

Средняя линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса W₀ (м/с) определяется по формуле:

, м/с (6.5)

где D – диаметр устья источника выброса, м;

V₁ – расход газовоздушной смеси, м³/с.

Расчет параметра f производится по формуле:

, м/с² град (6.6)

Безразмерный коэффициент m определяется по формуле:

(6.7)

Значение безразмерного коэффициента n определяется в зависимости от параметра ν_m:

при ν_m £0,3, n = 3;

при 0,3 £ ν_m £2, (6.8)

при ν_m > 2, n = 1.

Расчет параметра ν_m производится по формуле:

, (6.9)

Вычисленные по формуле 6.3 максимальные приземные концентрации С_м, для каждого отдельного вещества, подставляют в формулы 6.1 и 6.2, оценивают результаты с учетом суммации и фоновых концентраций и делают вывод о необходимости и объеме проведения технологических, санитарно-технических и архитектурно-планировочных мероприятий.

Если в воздухе содержатся вещества, обладающие эффектом биологической суммации, то определяется одна, приведенная по ПДК к одному их этих веществ концентрация. Основным веществом выбирают то, которое относится к наибольшему классу опасности:

, (6.10)

Например, эффектом суммации действия обладают диоксид серы (сернистый ангидрид) и диоксид азота. Основным веществом является диоксид азота (второй класс опасности).

Если по результатам расчетов сумма превышает то расчет продолжается с целью вычисления расстояния Х в метрах на котором концентрации вредных веществ будут равны ПДК.

Если , то величину выброса утверждают как ПДВ и новых воздухоохранных мероприятий не планируют.

На расстоянии X_м от источника выброса при неблагоприятных метеорологических условиях по оси факела выброса, достигается максимальная приземная концентрация вредных веществ С_м.

Величина Х_м определяется по формуле:

,м (6.11)

где d – безразмерная величина, определяемая по формулам в зависимости от значения ν_m:

при ν_m £ 2

, (6.12)

при ν_m > 2

(6.13)

Если безразмерный коэффициент F ³ 2 величина Х_м определяется по формуле:

, (6.14)

Величины приземных концентраций примесей С (меньшие чем С_м) в атмосфере по оси факела выброса на различных расстояниях X от источника выброса определяются по формуле:

, мг/м³(6.15)

где S₁ – безразмерная величина, определяемая при опасной скорости ветра в зависимости от отношения Х/Х_м по графику (рисунок 6.1) или по формуле:

, при 1 < X/X_м (6.16)

Если известны С_м и Х_м, то приняв С=ПДК можно по формуле 6.15 определить S₁, а затем по рисунку 6.1 определить соотношение Х/Х_м (величину, далее используемую для расчета расширения санитарно-защитной зоны)и далее определить X (в метрах), то есть безопасное по оси факела выброса расстояние, на котором С=ПДК размер санитарно-защитной зоны предприятия.