Строение атмосферы и физические процессы в ней

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 .

Расчет нормативов ПДВ производится на ЭВМ по специально разработанным программам , утверждаемый Министерством охраны окружающей среды  и ядерной безопасности Украины.

Соблюдение  установленных нормативов качества обеспечивает благоприятную экологическую  обстановку в регионе в соответствии с требованиями закона

Украины об окружающей среде.

ПДВ устанавливается  для каждого стационарного источника  из расчета, что совокупный выброс от всех источников загрязнения атмосферного воздуха с учетом перспективы  развития не приведет к превышению нормативов ПДК в приземном слое. ПДВ устанавливается для условий  полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы. ПДВ не должен превышаться в любой 20 минутный период времени. Для мелких источников целесообразно установление ПДВ от их совокупности с предварительный объединением их в площадной или точечный источник. ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случае суммации вредного воздействия нескольких веществ.

По результатам  расчета нормативов ПДВ для каждого  стационарного источника выбросов устанавливается предельный выброс предприятий в целом. ПДВ устанавливают  с учетом фоновых концентраций энергетически  достоверной максимальной концентрации. Она является характеристикой загрязнения  атмосферы и определяется как  значенеие концентрации, которая  превышается не более чем в 6% случаев  от общего количества наблюдений. Фоновая  концентрация характеризует суммарную  концентрацию, создаваемую всеми  источниками, расположенными на данной территории.

Установлению  ПДВ для источника предшествует определение его зоны влияния.

Для предприятий  и источников, зоны влияния которых  целиком расположены в пределах города, где суммарная концентрация от всех источников меньше ПДК.

Значение  выбросов, используемых при расчетах, принимаются в качестве ПДВ.

Для получения  информации про состояние воздушного бассейна создана сеть пунктов и  станций контроля. Регулярно проводится инвентаризация выбросов – учет основных источников загрязнения атмосферы, количества и состава выбросов. 
 
 
 
 
 
 
 

Основные  загрязнители атмосферы

Под загрязнением атмосферного воздуха подразумевают  увеличение концентраций физических, химических, биологических компонентов  сверх уровня, который выводит  природные системы из состояния  равновесия. Наиболее высокие концентрации вредных веществ в атмосферном  воздухе, которые превышают предельно  допустимые концентрации в 2-5 раз и  именно на этих территориях аккумулируется ихняя основная масса на почве  и поверхности водоемов.

Разные негативные перемены атмосферы Земли связаны  главным образом с изменениями  концентраций второстепенных компонентов  атмосферного воздуха.

Существует  два главных источника загрязнения  атмосферы: природное и антропогенное.

Природные источники – это вулканы, пылевые  бури, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. Наиболее значительными  из выше указанных загрязнителей  являются лесные пожары, особенно в  наше время, когда из-за высокой температуры  они приобретают угрожающие масштабы, особенно летом.

К основным антропогенным источникам загрязнения  относят предприятия топливно-енергетического  комплекса, транспорт, разные машиностроительные предприятия, предприятия тяжелой  промышленности.

Наиболее  значительные из них:

1. Тепловые  электростанции загрязняют атмосферу  выбросами, которые содержат сернистый  ангидрид, двуокись серы, оксиды  азота, сажу, пыль и золу, которые  содержат соли тяжелых металлов.

2. Комбинаты  черной металлургии, которые включают  в себя доменное, сталеплавильное,  прокатное производство, агломерационные  фабрики, коксохимические заводы  и др..

3. цветная  металлургия, которая загрязняет  атмосферу соединениями цветных  и тяжелых металлов, парами ртути,  сернистым ангидридом, окисями азота,  углевода и др..

4. Машиностроение  и металлообработка. Выбросы этих  предприятий содержат аэрозоли  соединений цветных и тяжелых  металлов, в том числе паров  ртути.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность является источником таких загрязнителей  атмосферы как сероводород , сернистый  ангидрид , окись углерода , аммиак , углеводород и бензаперен .

5. Предприятия  органической химии . Выбросы  большого количества органических  веществ которые имеют сложный  химический состав, соляной кислоты  ,соединений тяжелых металлов, содержат  сажу и пыль.

6. Предприятия  неорганической химии. Выбросы  в атмосферу от этих предприятий  содержат окиси серы и азота  , соединения фосфора, свободный  хлор, сероводород.

7.Автотранспорт  . Географические закономерности  распространения загрязнителей  ,которые от него поступают  очень сложные и определяются  не только конфигурацией сети  автомагистралей и интенсивностью  автотранспорта

,но и  большим количеством перекрестков ,где транспорт стоит определенное  время с включенными двигателями  . Количество транспорта во всем  мире составляет 630 млн единиц .

Загрязнение окружающей среды автотранспортом  – одно из наиболее небезопасных для  здоровья человека, потому что выхлопные  газы поступают в атмосферу, где  затруднено их рассеивание. В составе  отработанных газов автомобилей  находится большое количество оксида азота, неспаленые углероды, альдегиды  и сажа, а также монооксид углерода.

В связи  с огромным количеством автотранспорта он оказывает огромное влияние на состояние атмосферы и здоровье людей. Считается, что из-за выхлопных  газов ежегодно умирают тысячи людей, а ущерб, который они наносят  окружающей среде оценивают в  миллиарды долларов. Выбросы выхлопных  газов влияют на развитие многих болезней.

Промышленные  выбросы оказывают негативное влияние  на здоровье людей, разрушают материалы  и оборудование, снижают продуктивность лесного и сельского хозяйства.

В наше время  ученые активно работают над созданием  технологий по утилизации выбросов, экологически чистого производства, топлива. Созданы  технологии по утилизации выбросов . для  очищения выбросов необходимо сооружать  очистительные сооружения. Если бы все химические предприятия собирали выбросы производства, они бы получили десятки тысяч тонн таких ценных веществ, как азотная и серная кислота, сернистый ангидрид, фтор и  др..

К сожалению  созданные эффективные технологии производства не применяются на большинстве  предприятий из-за их дороговизны, а  иногда, из-за пренебрежения экологической  проблемой.

Выбросы в  атмосферу загрязняющих веществ  характеризуются по четырем признакам: по агрегатному состоянию, химическому  составу, размеру частиц и массовому  расходу выброшенного вещества. Загрязняющие вещества выбрасываются в атмосферу  в виде пыли, дыма, тумана, пара и  газообразных веществ. Наиболее распространенными  загрязняющими веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных  источников являются: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, пыль, оксид углерода- самая распространенная и наиболее значительная примесь  атмосферы, называемая в быту угарным  газом. Содержание СО в естественных условиях от 0,01 до 0,2 мг.м3.но в крупных  городах содержание его колеблется в пределах1-210 мгм3. наиболее высокая  концентрация наблюдается на улицах и площадях городов с интенсивным  движением, особенно у перекрестков. Его удельный вес составляет более 50% от общего объема выбросов.

Диоксид серы - бесцветный газ с острым запахом. До 70% его выбросов образуются в результате сжигания выбросов, мазута - около 15%.

Выбросы, содержащие примеси в виде частиц дыма, тумана или пара называются аэрозолями. Общее  число разновидностей загрязняющих атмосферу аэрозолей исчисляется  сотнями. Аэрозоли оказывают губительное  влияние на озоновый слой атмосферы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Принципы  очистки пылегазовых  выбросов (пылеулавители газо- и пароочистители)

1. Сухие методы очистки.
1. пылеосадительные камеры
2. пылеуловители: инерционные, динамические, вихревые.
3. циклоны
4. фильтры: волокнистые, тканевые, зернистые, керамические.
2. Мокрые методы очистки.
1. газопромыватели: полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, механические, скоростные.
3. Электрические методы очистки.
1. сухие электрофильтры
2. мокрые электрофильтры

 

Работа пылеулавливающих аппаратов основана на:

• гравитационное осаждение под действием сил тяжести
• осаждение под действием центробежных сил
• инерционное осаждение
• зацепление (если расстояние от частицы, движущейся вместе с газовым потоком до обтекаемого тела, равно ее радиусу или меньше его)
• диффузионное осаждение
• электрическое осаждение (при ионизации газа,  частицы осаждаются на электродах)

 

Аппараты  пылеулавливания:

• механические: циклоны, вихревые, ротационные, радиальные
• гидравлические: центробежные, механические, турбулентные, скрубберы, пенные
• фильтрационные: тканевые фильтры, зернистые, волокнистые
• электрические

 Метод  конденсации: применяют для улавливания  паров и летучих растворителей.  В основе метода лежит явление  уменьшения давления насыщенного  пара растворителя при понижении  температуры. Достоинства: простота  аппаратурного оформления и эксплуатации  установки.  Недостатки:  взрывоопасность  процесса, высокие расходы холодильного  реагента и электроэнергии, низкий  вывод растворителей.  

Метод компримирования  базируется на том же явлении, что  и метод конденсации, но применительно  к парам растворителей, находящихся  под высоким давлением. Недостатки: сложность аппаратурного выполнения, невозможность работы с парами с  низкой концентрацией.

Абсорбционные методы очистки газов.

Суть абсорбции  заключается в поглощении удаляемых  компонентов жидкостью. В зависимости  от особенностей взаимодействия поглотителей и извлекаемого из газовой смеси  компонента абсорбционные методы делятся  на физическую и химическую абсорбцию. Для физической абсорбции применяют  поглотители: воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемыми газами. При химической абсорбции  извлекаемые компоненты вступают в  химическую реакцию с хемосорбентами, в качестве которых используют  растворы минеральных и органических веществ, суспензии и органические жидкости.

Известняковые и известковые методы

Очистка от SO₂. Абсорбция SO₂  сульфитом натрия: Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O à 2NaHSO₃; 2NaHSO₃ à SO₂ + H₂O + Na₂SO₃; Вторая стадия – регенерация сульфата натрия – проводится при температуре 130 гр., при этом выделяются газообразный SO₂. Охлажденный раствор сульфата натрия снова возвращается на абсорбцию, а SO₂  направляется на переработку в серную кислоту.

Аммиачный способ улавливания SO₂: SO₂ + NH₄OH = NH₄HSO₃; (NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2NH₄HSO₃; при нагревании бисульфат аммония разлагается: 2NH₄HSO₃ à (NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O; высокая степень улавливания SO₂. Магнезиальные методы. Диоксид серы поглощается суспензией оксиды-гидроксиды магния. В процессе хемосорбции образуются кристаллогидраты сульфата магния, которые сушат, а затем термически разлагают на SO₂ – содержащий газ и оксид магния. Газ перерабатывают в серную кислоту, а оксид магния возвращают в абсорбцию. Реакции в абсорбере: MgO + SO₂ = MgSO₃; MgSO₃ + SO₂ + H₂O = Mg(HSO₃)₂; Бисульфат магния нейтрализуется добавкой соответствующего количества свежего оксида магния: Mg(HSO₃)₂ + MgO = 2MgSO₃ + H₂O; осадок подвергается термической обработке (800 – 900 гр.); MgSO₃ à MgO + SO₂; оксид магния возвращается на абсорбцию, SO₂  перерабатывается в серную кислоту или в серу. Фосфатный метод – абсорбция SO₂  водным раствором фосфата натрия. Кислотно-каталитический – применение разбавленной  H₂SO₃  в качестве катализаторов. Озоно-каталитический.