Методы и технологии очистки выбросов в атмосферу.

Улавливание аэрозольных частиц (очистка от пыли).

Способ очистки	Аппараты
Очистка в сухих механических пылеуловителях	Пылеосадительные камеры* гравитационные и инерционные; циклоны** одиночные, групповые, батарейные
Очистка в мокрых пылеуловителях	Скрубберы***(полые, с насадками, с предварительным распределением орошающего раствора и т.д.)
Фильтрация	Аппараты различные по материалам фильтра (песчаные, тканевые, зернистые, стеклянные, синтетические) и по видам конструкции.
Электрофильтрация	Аппараты для осаждения ионизированных частиц на специальных электродах.

 

* Пылеосадительные каме ры - Гравитационные пылеосадительные камеры работают на принципе снижения скорости движения газов до уровня, когда пыль и частицы жидкости осаждаются под действием сил тяжести. Гравитационные пылеосадительные камеры пригодны для осаждения частиц пыли диаметром 50 мкм. Гидравлическое сопротивление гравитационных камер колеблется в пределах 50-150 Па, скорость газа 0,2-1,5 м/с. Камеры обеспечивают степень очистки не более 50%, поэтому их используют в качестве предварительной ступени пылеулавливания.

Инерционные сепараторы работают на принципе резкого изменения направления потока газов. В местах изменения направления происходит осаждение твёрдых частиц загрязнений. Сепараторы позволяют осаждать частицы диаметром 25-30 мкм.

** Циклоны - Циклонные сепараторы работают на принципе использования центробежного эффекта. Их часто называют циклонами. Отделение твёрдых частиц в них происходит под действием центробежных сил. Практически применяются следующие типы циклонных сепараторов:

-горизонтальные пылеуловители, работающие на принципе придания газом круглого вихреобразного движения с помощью верхушки с системой не отклоняемых лопастей;

-вертикальные сепараторы с максимально расположенной входной частью, работающей по принципу подаче газа сверху через горизонтально установленную кольцевую клетчатку, которая приводит газ в вихревое движение. Твёрдые загрязнения в них осаждаются на дно, а очищенный газ отводится через центральную трубу;

-вертикальные сепараторы с тангенцияльно расположенной входной частью. В этом сепараторе задержанный газ поступает сбоку или снизу и приводится в тангенциально направленное движение, выносящее твёрдые частицы загрязнений к стенкам, затем в пылесборники;

-ротационные струйные пылеуловители являются разновидностью центробежного циклонного сепаратора, в котором вихреобразность движения газа усилена тангенциальным воздушным потоком. В них пыль скапливается в середине воздушной среды и под действием гравитационных сил падает на дно пылесборника.

*** Скрубберы – Скрубберы работают на принципе осаждения пыли на поверхности капель, пленки или пены. По механизмам осаждения они могут быть гравитационными, центробежными и инерционными.

 

Улавливание газообразных вредных веществ.

Способ очистки	Технология и область применения
Абсорбция (поглощение вредных веществ жидкостями – водой, кислотами, щелочами)	Скрубберы газоочистительные (очистка промышленных выбросов)
Хемосорбция (поглощение паров и газов химическими веществами с образованием малолетучих и слабо-растворимых солей)	Хемосорбционные установки для очистки промышленных выбросов
Адсорбция (задержание извлечение вредных веществ из выбросов твердыми пористыми веществами)	Адсорбционные установки
Дожигание, каталитическая нейтрализация	Технологии очистки выхлопов. Использование в автомобилестроении.
Биохимическая очистка	Установки биологической очистки (в т.ч. – фермента-тивной).

Глава 8

Источники загрязнения водных бассейнов и экологическая техника и технологии при защите воды.

Распределение воды на Земле, круговорот воды.

Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу – одну из мощных сфер нашей планеты. Гидросфера, литосфера, атмосфера и биосфера взаимосвязаны, проникает одна в другую и находятся в постоянном, тесном взаимодействии. Все сферы в своём составе имеют воду. Водные ресурсы слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемые ресурсов. Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки и озёра, болота, пруды, водохранилища, полярные и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу и пары в атмосфере.

Вода – наиболее распространенное на Земле вещество. Она находится в трёх фазах: газообразной, жидкой и твёрдой.

В атмосфере вода встречается в парообразном состоянии в воздушной оболочке, окружающей Землю, в капельно-жидком состоянии – в облаках, туманах и в виде дождя, твёрдом – в виде снега, града и кристалликах льда высоких облаков.

В жидком состоянии вода находится в гидросфере. В твёрдом состоянии вода в виде льда и снега находится у полюсов планеты, на горных вершинах, зимой покрывает водоёмы на значительных площадях.

Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза больше площади суши, а объём воды на Земле составляет примерно 1 500 000 тыс. куб. км. При этом 93 % воды находится в Мировом океане, 4 % воды находится в подземных водах, 1,6 % в ледниках, 0,01 % в болотах и озёрах, 0,005 % в почве, 0,001, и 0,0001 % в реках.

Распределение воды в биосфере

Мировой океан	1370323 тыс куб м
Подземные воды	60000 тыс куб м
Ледники	24000 тыс куб м
Озера	280 тыс куб м
Почва	85 тыс куб м
Пары атмосферы	14 тыс куб м
Реки	1,2 тыс куб м

Вода постоянно находится в движении – циркуляции. Её перемещение происходит в результате механического движения – потоки воды в реках, течение в толще океана; в результате изменения фазового состава – вода испаряется и попадает в атмосферу посредством диффузионного и конвективного потоков. В северных районах наблюдается очень редкий способ перемещения воды способом возгонки. Снег, испаряясь, сразу превращается в пар и попадает в атмосферу. Для передвижения воды затрачивается много энергии, в основном солнечной.

22 % всей достигающей Земли поверхности энергии расходуется на испарение воды.

Приобретая такую огромную энергию, вода повышает свою энтропию. Находясь в неустойчивом равновесии, она стремится вернуться в исходное состояние. Таким образом происходит непрерывный замкнутый процесс циркуляции воды на земле, именуемый Круговоротом, или влагооборотом. Различают малый, большой и входящий в него внутренний материковый круговорот. Ежегодно в круговороте на поверхности Земли участвует более 1 млн. куб. км воды.

Аномальные свойства воды

1. Точка замерзания и точка кипения. Если провести аналогию по группе кислорода, то учитывая свойства таких соединений как H2S H2Se H2Te, температуры должны быть -90 и +70 соответственно.

2. При замерзании объем воды увеличивается.

3. Лед плавает в воде, то есть плотность льда меньше плотности воды. Максимальная плотность воды при +4. Замерзание водоемов начинается с поверхности.

4. Высокая теплоемкость. 1 г воды нагревается на 1 градус с затратой 1 калл, 4,184 Дж, а 1 г железа – 0,1 калл.

5. Действие силы поверхностного натяжения и движения по капиллярам.

 

Состав природных вод характеризуется следующими факторами

Физическими

- температура, содержание взвешенных частиц, цветность, запах, привкус;

Химическими

-ионный состав, жесткость, щелочность, окисляемость, рН, сухой остаток, содержанием солей, кислорода, сероводорода и тд

и санитарно-гигиеническими показателями.

- ПДК, ПДС

ПДК вредных веществ в водоеме – концентрация, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека.

Предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ в водные объекты характеризуются максимально допустимой массой веществ, которые могут быть сброшены в установленном режиме в данном пункте в единицу времени. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования и водоотведения, ассимилирующей способностью водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями.

 

Источники загрязнения воды

Наряду с физическими и химическими загрязнителями, имеет место тепловое и микробное загрязнение вод.

Ежегодный объём сточных вод в России составляет около 75,5 млн. куб. км., в том числе сброс в поверхностные водоёмы порядка - 73. куб. км., в накопителе и на поля фильтрации – 2,5млн. куб. км. Около 63 куб. км. стоков сбрасываются без очистки и 17 куб. км. не достаточно очищены. Следует отметить, что 1 куб. м. стоков загрязняет около 60 куб. м. чистой воды.

Наиболее интенсивному антропогенному загрязнению подвергаются пресноводные водоемы, особенно речные воды. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностными и ливневыми стоками. Наиболее распространенные загрязняющие вещества – нефтепродукты, фенолы, легоокисляемые органические вещества, соединения металлов. Стоки предприятий сельского и коммунального хозяйства загрязняют воды пестицидами, биологическими вредными компонентами – органикой и микроорганизмами. Кроме того воды загрязняются почвой, смываемой в результате водной эрозии.

Подземные воды также испытывают загрязняющее действие хозяйственной деятельности человека. Поскольку обновление воды в данном случае протекает очень медленно по сравнению с поверхностными водами, загрязнения сохраняются долго и ухудшение качества этих вод происходит на десятки и сотни лет. Положение усугубляется еще и тем фактом, что перечень веществ, контролируемых в подземных водах, не регламентирован, поэтому нельзя составить точное представление о загрязнении подземных вод.