Защита атмосферного воздуха от выбросов

Внешние средства защиты атмосферного воздуха от выбросов объектов экономики включают:

— очистку выбросов стационарных объектов экономики от примесей в специальных аппаратах и устройствах перед их поступлением в атмосферу;

— защитное зонирование территорий около объекта экономики;

— рассеивание очищенных выбросов в атмосферном воздухе;

— снижение и очистка выбросов автотранспорта.

Для очистки отходящих газов от примесей,на объектах экономики применяют следующие аппараты и устройства:

— сухие пылеуловители (циклоны, фильтры, электрофильтры, рукавные фильтры, адсорберы);

— аппараты мокрой очистки (скрубберы Вентури, барботажно-пенные пылеуловители, туманоуловители, абсорберы, хемосорберы);

— аппараты термической и каталитической нейтрализа­ции газовых выбросов.

Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей.

Системы рассеивания выбросов. Процесс организованного выброса и распространения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе зависит от ряда факторов. К ним прежде всего относятся параметры выбрасываемых газов.

Мощность выброса. По мощности выброса источники делят на мощные, крупные и мелкие. К мощным источникам относят, например, металлургические и химические заводы, заводы строительных материалов, тепловые электростанции; к мелким — небольшие котельные, предприятия местной пищевой промышленности, трубы печного отопления.

Температура выбрасываемых газов. Источники, у которых температура выбрасываемой газовой смеси выше 50 °С, условно называют нагретыми, а при более низкой температуре — холодными.

Весьма важными являются также геометрические параметры системы выброса и ее расположение в пространстве.

Высота выброса. По высоте выбросов источники классифицируются на высокие (выше 50 м), средней высоты (10...50 м), низкие (2...10 м) и наземные (высотой менее 2 м).

Геометрическая форма источника: точечная, линейная, плоская. Точечный источник выбрасывает загрязняющие вещества в атмосферу из отверстия; линейный источник — из щели или из ряда линейно расположенных отверстий; плоский источник — с площади. Точечные источники исполь­зуют для удаления загрязнений через выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие при условии, что выделяющиеся из них загрязняющие вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания. Линейные источники — это аэрационные фо­нари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

Расположение источника выброса. При расположении источники подразделяют на затененные и незатененные. Затененные, или низкие, расположены в зоне аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним на высоте меньшей, чем две с половиной высоты здания, в результате обдувания строения ветром. При этом внутри зоны создается область пониженного давления и возникает циркуляция воздуха, вовлекающая в эту зону выбросы. Незатененные, или высокие, свободно расположены в воздушном потоке. К ним относятся трубы, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую две с половиной высоты здания.

Степень подвижности. По степени подвижности источники загрязнения подразделяют на стационарные и подвижные.

К метрологическим факторам, определяющим величину концентрации примесей в факеле выброса, относят: направление господствующих ветров, их скорость, температура и влажность атмосферного воздуха, наличие инверсии, осадков и др. Влияние метрологических условий на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере проявляется по-разному при холодных и нагретых выбросах из высоких и низких труб, а также при наличии различных форм рельефа, создающих локальные микроклиматические особенности территории.

Влияние скорости ветра на загрязнение атмосферы имеет сложный характер, и для каждого источника существует некоторая опасная скорость ветра, при которой наблюдается максимальная концентрация примесей в приземном слое атмосферы.

Опасная скорость ветра, например, для мощных источников выбросов с большим перегревом дымовых газов относительно окружающего воздуха (таких, как ТЭС) составляет 5...7 м/с, для металлургических предприятий — 2...4 м/с. Для низких источников со сравнительно малым объемом выбросов и при низкой температуре отходящих газов она близка к 0,5... 1 м/с.

Для предотвращения опасных загрязнений в приземном слое атмосферы определяют предельно допустимый выброс (ПДВ) в атмосферу. Этот норматив устанавливается для каждого источника выброса так, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы от данного источника (или от совокупности источников с учетом пер­спективы их развития) при рассеивании вредных веществ в атмосфере не превышало норм по качеству воздуха. Нормативы предельно допустимых выбросов определяются для каждого вещества отдельно.

Увеличение высоты трубы всегда снижает уровень загрязнения приземного слоя. Однако такие решения допус­каются только после полного использования всех доступных на современном уровне технических средств по сокращению выбросов. Использование на энергетических объектах труб высотой более 250 м, а на других производствах — более 200 м допускается только по специальному согласованию.

Если значение ПДВ по причинам объективного характера в настоящее время не может быть достигнуто, то вводится поэтапное снижение выбросов загрязняющих веществ от действующих предприятий до значений, обеспечивающих ПДК. На каждом этапе устанавливают лимиты на выбросы — временно согласованный выброс (ВСВ).

Защитное зонирование. Для ослабления негативного влияния источников опасностей на население, селитебные и природные зоны широко используется защитное зонирование территорий и вывод предприятий из селитебных зон.

Объекты экономики, являющиеся источниками загрязнения атмосферного воздуха, должны иметь санитарно-защитную зону (СЗЗ), отделяющую предприятие от жилой застройки. Территория СЗЗ предназначена для уменьшения отрицательного влияния предприятий и обеспечения тре­буемых гигиенических норм содержания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, для создания санитарно- защитного и архитектурно-эстетического барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки и др.

Ширина санитарно-защитной зоны от контура промышленной зоны до границы жилой застройки устанавливается в зависимости от класса предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ. Размер СЗЗ устанавливается:

— для предприятий с технологическими процессами — источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными и неприятнопахнущими веществами — непосредственно от источника загрязнения атмосферы, а также от мест загрузки сырья или открытых складов;

— для тепловых электростанций, производственных и отопительных котельных — от дымовых труб.

В зависимости от класса размещаемого производства установлено пять вариантов санитарно-защитных зон (табл. 13.2).

Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена (но не более чем в три раза):

— в случае использования неэффективных методов очистки выбросов в атмосферу;

— при необходимости размещения жилой зоны с подветренной стороны по отношению к предприятию, в зоне возможного загрязнения;

— в зависимости от розы ветров и других неблагоприятных метеорологических условий (частых штилей, туманов и др.);

— в случае строительства новых, еще недостаточно изу­ченных в санитарном отношении производств.

Санитарно-защитные зоны могут быть уменьшены при:

— изменении технологии производства;

— совершенствовании технологического процесса;

— внедрении высокоэффективных и надежных в экс­плуатации очистных устройств.

Таблица 13.2 Санитарно-защитные зоны

Класс пред­приятия	Размер СЗЗ, м	Примеры предприятий
I		Производство по переработке нефти, попутного нефтяного и природного газа, производство целлюлозы, производство стали мартеновским и конверторным способами с цехами по переработке отходов, угольные разрезы и др.
II		Станции подземной газификации угля, производство органических растворителей и масел, производство пластмасс на основе хлорвинила, пункты очистки, промывки и пропарки цистерн (при перевозке нефти и нефтепродуктов), производство синтетических моющих средств, производство автомобилей, производство стальных конструкций, производство цемента и др.
III		Производство никотина, производство по изготовлению шин, резинотехнических изделий, эбонита, а также резиновых смесей для них, химическая переработка руд редких металлов для получения солей сурьмы, висмута, лития, метизное производство, пересылка сыпучих грузов крановым способом, домостроительный комбинат, производство железобетонных изделий и др.
IV		Производство бумаги из готовой целлюлозы и тряпья, производство мыла, производства солеваренные и солеразмольные, производства по переработке пластмасс (литье, экструзия, прессование, вакуум-формование), производство олифы, полиграфические комбинаты, типографии с применением свинца, машиностроительные предприятия с металлообработкой, покраской без литья и др.
V		Производство сельхоздеталей, сборка мебели из готовых изделий без лакирования и окраски, производство ковров, валяльные мастерские и др.

На территории СЗЗ можно размещать предприятия (сооружения) с производствами меньшего класса вредности, чем производство, для которого установлена санитарно-защитная зона, или здания подсобного и обслуживающего назначения, занимающие не более 50 % площади СЗЗ. Это такие предприятия как: пожарное депо, бани, прачечные, гаражи, склады, здания управления, конструкторское бюро, магазины, предприятия общественного питания, научно- исследовательские лаборатории, связанные с обслуживанием данного производства. Остальная территория СЗЗ должна быть озеленена.

Около источников опасности СЗЗ могут быть установлены и с учетом негативного влияния других, например, энергетических воздействий опасного объекта.

Вывод объектов экономики из селитебных зон. На современном этапе развития экономики считается целесообразной защита населения от влияния опасных производственных объектов их выводом из густонаселенных городов и регионов в зоны невысокой плотности населения.

Так, в Москве давно одобрена идея вывода промышленных предприятий из центральной части города. Однако из 600 производств, которые еще в 1980-е годы должны были покинуть город, к настоящему времени закрыты только 6.

Сейчас правительство Москвы приступило к формированию в столице так называемых промзон на территориях пустырей рядом с автомобильными и железнодорожными трассами. Всего будет 26 промзон.

Снижение выбросов автотранспорта. Для решения проблемы негативного влияния автотранспорта на состав атмосферного воздуха в городах и селитебных зонах используют нормирование и контроль токсичности выбросов.

Россия приняла нормы ЕЭК ООН в качестве национальных стандартов. По многим причинам российская автомобильная промышленность не в состоянии производить продукцию, соответствующую нормативам ЕВРО-3 и тем более ЕВРО-4. Правительством РФ принято Постановление о введении с июля 2006 г нормативов ЕВРО-2 в полном объеме. В то же время иностранные производители, создающие совместные предприятия на территории России, обязаны соблюдать нормы ЕЭК ООН в объеме и в сроки, принятые в ЕС.

Для реализации нормативных требований используются следующие пути:

— совершенствование конструкции двигательной установки, направленное на увеличение полноты сгорания топлива, на уменьшение расхода топлива, на уменьшение трения в двигателе и т. п.;

— применение дополнительного оборудования для повышения экологических показателей автомобиля (нейтрализаторов, сажеуловителей, поглотителей паров топлива);

— рациональный выбор топлива.

В настоящее время широкое распространение получило внешнее снижение токсичности выбросов автотранспорта за счет применения дополнительных устройств. Рассмотрим некоторые из них.

- Каталитические нейтрализаторы применяют для подавления в отработавших газах СО, СН и N0*.

- Одним из лучших конструктивных решений для снижения содержания твердых частиц в выхлопе дизелей считается установка фильтров регенеративного типа.

Эффективность сажеулавливания должна составлять более 0,9 при ресурсе работы уловителя до 10 000 км с периодической их регенерацией.

Для защиты от аэродинамического шума двигателей широко используют глушители.

Перспективным направлением в повышении экологических показателей ДВС является рациональный выбор топлива.

Горючие газы, применяемые в настоящее время в качестве топлива, разделяются на два вида: природный газ и нефтяные газы. Высокое октановое число и хорошие экологические характеристики определили их преимущественное использование в двигателях с принудительным зажиганием.

Одним из наиболее популярных альтернативных видов топлива являются спирты. Это прежде всего метиловый (метанол) и этиловый (этанол) спирты. Наиболее перспективным считается метанол, производство которого возможно из любого сырья, содержащего углерод. Наибольшее количество метанола в России производится из природного газа.

Наиболее перспективным по экономическим и экологическим показателям являются метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и диметиловый эфир (ДМЭ). Первый используется как кислородсодержащий компонент, заменяющий в бензинах тетраэтилсвинец, повышающий их детонацион­ную стойкость и уменьшающий выбросы сажи и монооксида углерода. Диметиловый эфир является простейшим эфиром, имеет формулу состава СН₃ОСН₃ и может быть получен, в первую очередь, из природного газа.

Сегодня разработка автомобильных двигателей, работающих на окислении водорода кислородом, считается наиболее перспективным направлением. Однако водород встречается, в основном, в связанном виде. При современных технологических возможностях производства водорода это топливо экономически неконкурентоспособно в качестве топлива для автомобильных поршневых двигателей, несмотря на свои экологические достоинства. Также неперспективен водород из-за своей малой плотности.

Существенно уменьшить выбросы отработавших газов автомобилей можно также за счет совершенствования автотранспортной инфраструктуры.

К наиболее значимым мероприятиям в этой сфере следует отнести:

— выбор рационального парка автомобилей, маршрутов и скоростного режима их движения;

— совершенствование улично-дорожной сети в городах;

— совершенствование методов управления движением.