Свойства и характеристики выбросов

Свойствами выбросов называют присущие им естественные каче­ственные проявления, такие как токсичность (в том числе эмбрионо- токсичность); мутагенность; канцерогенность; общая экологическая активность.

Характеристики выбросов - это их состав, температура, давление и другие параметры, служащие основой для технических решений.

Характеристики для данного технологического процесса не в со­стоянии изменить естественных свойств компонентов, однако влияют на интенсивность их проявления.

2.2.2. Классификация выбросов

Ввиду многообразия аспектов защиты атмосферы единой, тем бо­лее официальной классификации летучих промышленных выбросов не существует. С точки зрения роли и значимости выбросов в процессе очистки принята следующая классификация.

Все выбросы можно разделить на две группы:

• парогазовые;

• аэрозольные.

Парогазовые - это смесь паров или газов, не несущая в себе твердых или жидких взвешенных частиц. Эту группу целесообразно разделить на две подгруппы:

1. Выбросы, не подлежащие очистке либо по причине их безвредности, либо по соображениям экономической целесообразности рассеивания через трубы; либо из-за полного отсутствия технических возможностей очистки в данный период времени. Последнее может быть допущено только временно.

2. Выбросы, подлежащие обязательной очистке.

Аэрозольные выбросы - это смесь газов (паров), несущая твердые или жидкие взвешенные частицы. В этой группе можно выделить следующие подгруппы:

2а. Аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая (дисперсионная) относится к подгруппе ]а и при этом не оказывает влияния на работу газоочистной установки (ГОУ), т.е. является нейтральной в процессе очистки.

2б. Аэрозоли, в которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая, относясь к подгруппе 1а, в то же время оказывает определенное влияние на ход очистки. Например, ничтожное содержание диоксида серы в газе не требует его улавливания, но внутри тракта газоочистки может-образоваться кислый конденсат, вызывающий коррозию.

2в. Аэрозоли, у которых дисперсная фаза подлежит улавливанию, а парогазовая относится к подгруппе 16. В этом случае требуется либо комбинированная очистка в одном аппарате, либо комбинация последовательно расположенных аппаратов для селективного улавливания дисперсной фазы и вредных примесей дисперсионной среды.

2г. Аэрозоли, у которых дисперсионная среда относится к подгруппе 16, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит (например, из- за низкой ее концентрации) и в то же время не оказывает влияние на процесс очистки.

2д. Аэрозоли, у которых дисперсионная среда относится к подгруппе 16, а дисперсная фаза улавливанию не подлежит, однако может оказывать влияние на процесс очистки (например, постепенно загрязнять жидкий или твердый поглотитель - сорбент).

2е. Аэрозоли, у которых дисперсионная среда относится к под­группе 1а, а дисперсная фаза - к 2г или 2д. Такой аэрозоль не нуждается в очистке.

 

Нормирование выбросов

 

Нормирование является важнейшим средством регулирования природопользования, широко применяемым как в отечественной, так и в зарубежной практике управления качеством окружающей среды. По своей сущности оно относится к административным методам регулирования. В последние годы в связи с развитием экономических методов оно все чаще применяются в тесной взаимосвязи с последними, расширяя диапазон возможностей органов управления и придает необходимую гибкость в достижении целей управления.

Под экологическим нормированием понимается научно обоснованное ограничение воздействия хозяйственной и иной деятельности на ресурсы биосферы, обеспечивающее как социально-экономические интересы общества, так и его экологические потребности.

Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.

Несовершенство используемых технологий, как в технологическом, так и в экологическом отношении, невозможность изъятия из производственной сферы многих необходимых для современной цивилизации химических веществ определяют, наряду с другими методами предупреждения или ограничения их вредного действия, необходимость введения и соблюдения нормативов качества окружающей среды.

В настоящее время определяющее значение для контроля и управления качеством окружающей среды имеют санитарно- гигиенические нормативы, ориентированные на показатели здоровья человека и его зависимости от состояния окружающей среды. К этой группе относятся нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воздухе.

ПДК химического вещества во внешней среде - такая концентрация, при воздействии которой на организм человека периодически или в течение всей жизни, прямо или опосредованно через экологические системы, а также через возможный экономический ущерб не возникает заболеваний или изменений состояния здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующих поколений.

Все виды ПДК относятся к отдельным веществам при их изолированном действии. В реальных ситуациях в воздушной среде может присутствовать несколько десятков вредных веществ. Для учета комбинированного действия вредных веществ во всех средах используется принцип комплексного гигиенического нормирования. Так, для атмосферного воздуха населенных мест установлены коэффициенты комбинированного действия для 36 бинарных смесей и 20 смесей из 3-5 компонентов.

В практике нормирования и для санитарной оценки степени за­грязненности воздушной среды используются следующие виды ПДК:

• в воздухе рабочей зоны (ПДК_рз., мг/м³) - концентрация веще­ства, которая не вызывает у работающих людей при ежедневном вдыхании в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа заболеваний или отклонений в состоянии здоровья;

• среднесуточная (ПДК_СС, мг/м³) - концентрация вещества в воздухе населенного пункта, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания;

• максимально разовая (ПДК_мр, мг/м³) - концентрация вещества в воздухе населенного пункта, которая при кратковременном воздействии (в пределах 20-30 мин.) не вызывает рефлекторных реакций в организме человека.

В настоящее время, согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения, в промышленности используется до 500 тыс. химических соединений, из которых 40 тыс. являются вредными для здоровья человека и 12 тыс. - токсичными. В Российской Федерации уста­новлены ПДК примерно для 1300 соединений в воздухе.

Для ликвидации диспропорций между числом новых химических веществ и количеством разрабатываемых гигиенических нормативов в санитарное законодательство введены наряду с ПДК временные ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) и ориентировочные допустимые уровни (ОДУ). Обоснование временных нормативов проводится с использованием ускоренных экспериментальных и расчетных методов, а также по аналогии с ранее нормированными структурно близкими соединениями.

Несмотря на ведущую роль гигиенических нормативов для оценки качества окружающей среды, необходимо вводить экологические стандарты, которые устанавливают требования непосредственно к источнику загрязнения, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной. Таким экологическим нормативом является предельно - допустимый выброс вредных веществ в атмосферу (ПДВ).

ПДВ - это максимально допустимое к выбросу в атмосферный воздух количество загрязняющих веществ данным источником загряз­нения в единицу времени.

ПДВ устанавливается в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78.

ПДВ вредного вещества в атмосферу устанавливают для каждого источника загрязнения при условии, что выбросы от рассматриваемого источника и совокупности других источников предприятия или населенного пункта с учетом перспективы развития предприятия и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концен­трацию данного вещества С, превышающую ПДК населенного пункта.

Для населенных мест требуется выполнение соотношения:

С/ПДК < 1.

При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы учитывают установленные расчетом или экспериментально значения фоновых концентраций вредных веществ в воздухе С_ф (мг/м³) от ос­тальных источников населенного пункта, т.е.:

С = С_р + Сф,

где С_р - максимальная расчетная концентрация вредного вещества, мг/м³.

Максимальную приземную концентрацию вредного вещества оп­ределяют расчетом рассеивания выбросов в атмосфере в соответствии с нормативным документом ОНД-86 «Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах промышлен­ных предприятий», утвержденным Госкомгидрометом в 1986г.

ПДВ определяют для каждого источника загрязнения. Для неорганизованных выбросов и близкорасположенных мелких одиночных источников устанавливают суммарный ПДВ. В результате суммирования ПДВ отдельных источников загрязнения атмосферы определяют ПДВ для предприятия в целом.

При установлении ПДВ необходимо учитывать перспективу развития предприятия, физико-географические и климатические условия местности, взаимное расположение предприятия и жилой застройки и т.д.

Если в воздухе населенных пунктов концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значение ПДВ по объективным причинам в настоящее время не могут быть достигнуты, то вводится поэтапное снижение выбросов вредных веществ до значений, обеспечивающих ПДК. На каждом этапе до обеспечения ПДВ устанавливают временно-согласованный выброс (ВСВ) на уровне предприятий с наилучшей достигнутой технологией производства, аналогичных по мощности и технологическому процессу.

Величины ПДВ и ВСВ и материалы по их обоснованию согласо­вываются с органами Госкомэкологии и пересматриваются не реже 1 раза в 5 лет.

До установления ПДВ (ВСВ) проводят инвентаризацию источников выбросов вредных веществ в атмосферу.

Большой объем расчетов при нормировании выбросов (множество источников, веществ, перебор направлений и скоростей ветра, итерационные процедуры) предопределяют использование современной вычислительной техники. Программы расчета согласовываются с Главной геофизической обсерваторией (г. С.-Петербург) и ежегодно утверждаются Минэкологией России.

 

2.3. Пути устранения загрязнений атмосферного воздуха

 

Технологическис мероприятия

Основными мероприятиями по снижению загрязнения атмосферного воздуха являются: технологические, архитектурно-планировочные, организация санитарно-защитной зоны. Радикальной мерой борьбы с загрязнениями атмосферы является создание замкнутых технологических процессов, при которых отсутствует выброс вредных выбросов в атмосферу. Перспективным является и принцип комплексного использования природного сырья с созданием малоотходных технологий.

Однако такой принцип организации промышленного производства не может быть достигнут во всех отраслях народного хозяйства, поэтому приобретают значение меры хотя и не радикального характера, но все же обеспечивающие сохранение допустимых санитарных норм.

Одной из таких мер являются мероприятия в сфере основной технологии, либо подавляющие полностью, либо снижающие выбросы вредных веществ.

Эти мероприятия для каждого вида производства специфичны. Однако есть общие условия, действительные для многих отраслей.

Для снижения выбросов вредных веществ в продуктах сжигания топлива необходимо совершенствование технологии его сжигания.

Во всех без исключения топочных устройствах должно обеспечиваться полное сгорание горючих компонентов. Тем самым будет устранено присутствие в выбросах сажи и оксида углерода. С этой целью проектируют специальные форсунки для полного смешения топлива с воздухом.

Если в процессах основной технологии неизбежно выделяются летучие горючие компоненты (смолы, оксид углерода и пр.) необходимо предусмотреть дожигающие устройства непосредственно в конструкции основного технологического оборудования.

Переход на сжигание дробленного топлива снижает выброс золы в 2-2,5 раза, а выбросы субмикронных частиц, ответственных за выброс в атмосферу тяжелых металлов, сокращается на порядок.

В топочных устройствах следует избегать превышение температуры сверх регламентного и объемов дутьевого воздуха сверх расчетного с целью снижения эмиссии оксидов азота. С этой целью используют двухступенчатое сжигание топлива, рециркуляцию дымовых га­зов, переоборудование топки, сжигание в псевдоожижженом слое, специальные конструкции горелок.

С целью снижения выбросов диоксидов серы необходимо проводить предварительную обработку топлива (обезсеривание), повышать качество используемого топлива (обогащение). Кроме того, для этих же целей проводится связывание серы в процессе сжигания топлива вводом щелочных присадок. Полностью ликвидируется выброс диоксида серы при переводе котлов с твердого и жидкого топлива на газо­образное, при замене пламенного нагрева электрическим (замена вагранок литейных цехов на индукционные печи, плавка лома в индукционных печах вместо шахтных, применение электропечей в стекольной промышленности).

Для снижения пылеобразования пылящих материалов необходимо герметизировать агрегаты - источники выбросов, а также максимально уплотнить пьглегазовые тракты. В сушильных агрегатах нельзя допускать пересушивание материала, т.к. при этом будет увеличиваться пылеобразование при последующей обработке и транспортировке материала. При переработке пылящих материалов их следует увлажнять, если это не противоречит требованиям основной технологии производства.

В аппаратах пылегазоочистки не должна иметь место нестабильность технологических режимов сверх допусков, установленных регламентом, т.к. при этом меняется состав и количество выбросов.

Замена периодических процессов непрерывными позволяет исключить залповые выбросы, характерные для периодических процессов.

Если по причинам объективного характера на данном этапе невозможно создание рациональной технологии, подавляющей выбросы вредных веществ, то предприятия обязаны сооружать очистные сооружения.

Однако не для всех выбросов разработаны способы очистки; во многих случаях она требует больших затрат, поэтому часто загрязненные выбросы отводят на большую высоту, сооружая высокие трубы. При этом вредные вещества, достигая приземного слоя атмосферы, рассеиваются и создают приземную концентрацию, не превышающую нормативных значений.

2.3.2. Архитектурно-планировочные мероприятия

Архитектурно-планировочные мероприятия (АПМ), если они проводятся на стадии выбора района строительства предприятия и компоновки зданий и сооружений на генплане существующего предприятия, не требует капитальных затрат, но в дальнейшем помогут сэ­кономить на мероприятиях по газоочистке и организации санитарнозащитной зоны.

При выборе района строительства необходимо руководствоваться картой районирования территории по потенциалу загрязнений воздуха, разработанной ГГО им. А.И. Воейкова.

Необходимо избегать строительства предприятий с большими выбросами вредных веществ в местах застоя воздуха, в низинах и котлованах, а также в районах с часто повторяющимися туманами и повышенными температурными инверсиями.

Следует уделять особое внимание взаимному расположению предприятий и жилых районов. Для каждого варианта расположения предприятия необходимо определить норматив ПДВ с учетом удаленности жилых районов, рельефа местности и климатических условий. При окончательном выборе места строительства следует исходить из минимума затрат на строительство предприятия в данном месте и расходов на очистку.