Классификация искусственных источников загрязнения

- организованные – дымовые трубы и шахты вентиляционных систем;

- неорганизованные – неплотности в аппаратах и коммуникациях, склады сырья и полуфабрикатов.

 

По количественному и качественному составу вредных выбросов промышленные производства делят на 4 группы:

1) выбрасывающие в атмосферу условно чистые технологические и вентиляционные выбросы с низкой концентрацией вредных веществ.

2) выбрасывающие в атмосферу дурно пахнущие газы;

3) со значительным выбросом нетоксичных и инертных веществ;

4) выбрасывающие в атмосферу токсичные и канцерогенные вещества.

 

Способы очистки газовых выбросов:

 

Механическая

 

а) Сухая – используется инерционная, гравитационная, электростатическая, центробежная силы частиц химических продуктов, находящихся в газовых выбросах.

«+» 1) улавливаемые продукты можно повторно использовать в производстве; 2) сокращаются расходы производства; 3) увеличивается полезный коэффициент сырья.

«–» 1) не достигается 100%; 2) аппараты громоздкие, металло- и энергоемкие; 3) аппараты сложные по конструкции.

 

Виды аппаратов:

- пылевые камеры;

- аппараты типа «Циклон»;

- газовые фильтры;

- сухие электрофильтры.

 

б) Мокрая – основана на вымывании из газов всех механических примесей.

«+» 1) достигается 100%-ная очистка

«–» 1) образуются шламы, нуждающиеся в дополнительной утилизации

 

Виды аппаратов:

- промывные колонны;

- скоростные газопромыватели;

- промыватели ударного действия

 

Степень очистки зависит от:

- массы частиц;

- скорости движения газа;

- состава примесей.

 

2. Сорбционная:

 

а) Абсорбция – поглощение вредных примесей при помощи жидких поглотителей:

- селективная – поглощение при помощи поглотителя избирательного действия (вода, спирты, ацетон, бензол, нефтепродукты, масла);

- химическая – основана на химических реакциях, благодаря которым повышается степень очистки и снижается вредность выброса.

Качество работы аппаратов зависит от:

- поверхности контакта газа и жидкости;

- скорости абсорбции;

- движущей силы абсорбции.

 

б) Адсорбция – поглощение при помощи твердых поглотителей (активированный уголь, аллюмогель и др.). Связана с процессам десорбции. Оба процесса осуществляются в одном аппарате периодического действия или в разных аппаратах попеременно.

 

3. Химическая – основана на химических реакциях:

 

а) Каталитическая – технологичный и перспективный способ очистки. Аппараты создаются для газовых выбросов любой токсичности, т.к. они компактны и просты в эксплуатации. В качестве катализатора используются оксидные, солевые и другие вещества.

б) Термическая – осуществляется путем разрушения вредных примесей в зоне высоких температур. Используют печи или факельные горелки для сжигания органических примесей, содержащихся в газах.

Применяют в двух случаях:

- когда газовые выбросы содержат пусть немного, но чрезвычайно опасных веществ;

- когда не разработано других способов очистки.

 

Влияние загрязнения воздуха на человека

 

1) SO₂ (соединения серы) – повышение вероятности сердечно-сосудистых и легочных заболеваний;

2) СО (угарный газ) – соединения с гемоглобином крови вызывает отравление организма;

3) пыль – пыльная пневмония и ряд других заболеваний.

 

Меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха

 

1) Очистные фильтры – основной источник борьбы с промышленным загрязнением. При грубой очистке улавливают 70-84% загрязнителей; при средней – 90-98%; при тонкой – 99%.

2) Безотходная технология производства – построение промышленных технологий по принципу экосистем (отходы одного звена являются исходным сырьем для других звеньев). Переход к экологически безопасным источникам энергии.

3) Защита воздуха от выхлопных газов автомобилей – установка фильтров для очистки выхлопных газов, замена содержащих свинец антидетонаторных добавок, организация движения транспорта.

4) Озеленение городов и промышленных центров. Зеленые насаждения регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, освобождают воздух от диоксида углерода. На листья оседает до 72% пыли и до 60% диоксида серы.

 

В процессе изучения темы студент должен:

знать:

- понятия «атмосфера», «атмосферный воздух»;

- состав атмосферы;

- роль атмосферы;

- классификацию основных источников загрязнения атмосферы;

- основные способы очистки газовых выбросов;

- меры по предотвращению загрязнения атмосферного воздуха.

 

Литература

 

1. Константинов В.М. Экологические основы природопользования. – М: Академия, 2003.

2. Вишнякова С.М. и др. Экология и охрана окружающей среды. – М, 1998.

 

 

Тема 8. Охрана водоемов. Источники загрязнения водоемов,

Способы очистки сточных вод

 

Цель: формирование представлений о водных ресурсах, суммарном мировом запасе воды, источниках загрязнения водоемов, способах очистки сточных вод.

 

Вода – химическое соединение водорода и кислорода (Н₂О), жидкость без запаха, вкуса, цвета. При 0ºС превращается в лед, при 100ºС – в пар.

Наибольшая плотность воды при температуре 3,98ºС.

Это наиболее распространенное в природе вещество, находится в трех фазах:

- газообразной (в воздушной оболочке Земли);

- жидкой (океаны, моря, реки, озера, пруды, болота, водохранилища);

- твердой (лед и снег).

Суммарные мировые запасы воды:

1) Мировой океан – 94,32%

2) Подземные воды – 3,83%

3) Ледники – 1,92%

4) Озера, болота – 0,02%

5) Почвенная влага – 0,001%

6) Влага атмосферы – 0,0008%

7) Речные воды – 0,001%

Вся гидросфера – 100%

Для человека особую ценность представляет пресная вода, которая составляет 2,5% гидросферы. 1,5% из них – льды Арктики и Антарктики. Особую опасность для водоемов имеют сточные воды.

Сточные воды – сложные, многокомпонентные соединения, содержащие растворимые и нерастворимые вещества агрессивного, токсичного, пожаро- и взрывоопасного характера.

Сточные воды, отводимые с территории промышленного предприятия, делят на 3 группы:

1) Производственные – используемые в технологическом процессе производства и получаемые при добыче полезных ископаемых;

2) Бытовые – получаемые от санузлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий;

3) Атмосферные – дождевые и талые воды.

 

По концентрации загрязняющих веществ их делят на 4 категории:

1) Малозагрязненные – до 500 мг/л

2) Среднезагрязненные – 500 – 5000 мг/л

3) Сильнозагрязненные – 5000 – 30000 мг/л

4) Опасные – более 30000 мг/л

 

Виды загрязненных вод

 

1) Загрязненные минеральными примесями (стоки заводов, производящих кислоту)

2) Загрязненные органическими примесями (производство пластмасс, химии, нефтехимии)

3) Загрязненные минеральными и органическими примесями (стоки предприятий по нефтепереработке)

 

В системе производственного водообеспечения воды делят на 4 группы:

1) используемые для охлаждения жидких и конденсационных газообразных продуктов в теплообменных аппаратах.

2) используемые как среда для поглощения растворимых и нерастворимых примесей без нагрева.

3) то же, что и 2), но с нагревом.

4) используемые в качестве экстрагентов и растворителей.

 

Способы очистки сточных вод

 

1. Механическая – удаление из стоков примесей различного химического состава, которые в воде не растворяются и которые с ней не смешиваются.

Этапы очистки:

1) Улавливание крупных механических примесей, плавающих на поверхности воды и не опускающихся ниже середины глубины водоемов. Осуществляется через решетки с размером ячеек 15-20 мм, устанавливают под углом 40-60º к потоку воды.

2) Удаление песка и тяжелых силикатов. Осуществляется в песколовках – железобетонных конструкциях, шириной 3 м, глубиной 2-3 м, а длину рассчитывают исходя из количества стоков и времени их пребывания.

3) Улавливание ила и глины. Осуществляется в отстойниках горизонтального или вертикального типа.

4) Улавливание нефти и нефтепродуктов. Осуществляется в нефтеловушках.

5) Улавливание веществ, образующих с водой стойкую эмульсию. Осуществляется в флотоотстойниках.

6) Фильтрация стоков. Осуществляется в открытых или фильтрах-прессах. Проводится обязательно.

 

2. Химическая – применяется для дезинфекции, обесцвечивания сточных вод и удаления из них всех вредных компонентов.

Виды химической очистки:

1) Нейтрализация – проводят с целью приведения рН воды к показателям 6,5-8,5, т.е. к реакции среды, близкой к нейтральной. Она бывает:

а) взаимная – путем смешивания кислых и щелочных вод;

б) нейтрализация реакциями – растворами кислот;

в) фильтрация – через нейтрализующий материал;

2) Окисление – применяется для обезвреживания сточных вод в том случае, когда стоки содержат токсичные примеси и соединения, которые из воды извлекать нецелесообразно. Используют хлор, свинец, соединения кальция, натрия.

 

3. Биологическая очистка – осуществляется сообществом микроорганизмов, включающем бактерии, грибки и водоросли, которые связаны в единый комплекс сложными взаимоотношениями. В очистке участвуют 2 группы бактерий:

1) Автотрофы – используют неорганический углерод, а энергию получают в процессе фотосинтеза.

2) Гетеротрофы – используют органический углерод, перерабатывая его с целью получения энергии.

Под воздействием микроорганизмов в водоеме осуществляется 2 процесса:

1) аэробный (окислительный);

2) анаэробный (восстановительный).

 

Эффективность очистки зависит от:

1) температуры водоема. Оптимальная температура воды +20–30ºС.

2) рН воды. Оптимально рН 6,5-7,5; эффективно при рН 5-9.

3) наличие органического углерода, азота, фосфора.

4) уровня питания микроорганизмов. Его рассчитывают по количеству загрязнений, приходящихся на 1 гр сухой биомассы или на 1 м³ очистного сооружения.

5) кислородного режима водоема. Оптимально – 2 мг/л кислорода.

6) наличия токсичных веществ. Необходимо их соответствие ПДК.

 

Виды аппаратов:

1) биофильтры (биомасса неподвижна)

2) аэротенки (биомасса в свободном состоянии).

3) погружные биофильтры (часть биомассы неподвижна, часть в свободном состоянии)

 

4. Термическая очистка – обезвреживание сточных вод под воздействием высоких температур.

2 варианта:

1) под воздействием высокой температуры выделяются простые нетоксичные вещества

2) под воздействием высокой температуры осуществляется термическая деструкция с выделением менее токсичных веществ

Проводят в 2 случаях:

а) когда в большом количестве сточных вод содержится пусть немного, но чрезвычайно опасных веществ. Стоки упаривают (сгущают), а затем захоранивают в герметичных контейнерах в специально отведенных для этого местах

б) когда малоэффективно использовать другие способы очистки. Стоки сжигают, подавая их в поток горящего природного газа или вызывая их собственное горение.