О.А. Барабанова, И.Н. Безкоровайная, Е.Б. Бухарова [и др.]
Экология: курс лекций
Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2010. – 325 с.
Глава 3. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы
Лекция 16. Экозащитная техника и технологии
16.4. Защита атмосферы
Для защиты воздушного
бассейна от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его
вредными веществами используют следующие меры:
-
экологизацию
технологических процессов;
-
очистку газовых
выбросов от вредных примесей;
-
рассеивание газовых
выбросов в атмосфере;
-
устройство
санитарно-защитных зон;
-
архитектурно-планировочные
решения и др.
Наиболее радикальная мера
охраны воздушного бассейна от загрязнения – экологизация технологических
процессов, т. е. создание замкнутых технологических циклов, малоотходных
технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Все
шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повторное использование отходящих
газов.
К сожалению, нынешний
уровень развития экологизации технологических процессов недостаточен для
полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. На предприятиях
повсеместно используют очистку газовых выбросов от вредных примесей –
рассеянных в атмосфере веществ, не содержащихся в ее постоянном составе.
Существуют различные аппараты очистки отходящих газов от аэрозолей – взвешенных
в газообразной среде жидких или твердых частиц неорганической и органической
природы (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO3, S02, S03 и др.), однако с точки
зрения будущего такие аппараты по указанным причинам не имеют перспектив.
Для очистки выбросов от
аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от
степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.
Сухие пылеуловители – циклоны, пылеосадительные камеры,
которые предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и
тяжелой пыли. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и
сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок (рис. 23),
далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы
пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли
(бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы
применяют групповые (батарейные) циклоны.
Рис. 23. Схема
устройства циклона: 1 – корпус; 2 – входной патрубок; 3 –
выхлопная труба; 4 – сборник пыли
Мокрые пылеуловители – скрубберы, турбулентные, газопромыватели и др., которые требуют
подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность, капель
под действием сил инерции и броуновского движения. Наибольшее практическое
применение получили скрубберы Вентури (рис. 24), которые обеспечивают 99 %
очистки от частиц размером более 2 мкм и, как все мокрые пылеуловители,
незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов.
Рис. 24. Схема
устройства скруббера Вентури: 1 – труба Вентури; 2 –
скруббер-каплеуловитель
Фильтры (тканевые, зернистые) способны
задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны
рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости
(250–300 °С) типа «Сульфон-Т», фильтровальные металлические ткани (до 800 °С),
а также фильтры из тканей типа ФПП и ФПА, дающие высокую степень очистки.
Электрофильтры – наиболее
совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до
0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов (99,0–99,5 %). Принцип работы
всех типов электрофильтров основан на ионизации пыле-газового потока у
поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд, пылинки
движутся к осадительному электроду, имеющему знак, обратный заряду
коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли
под действием силы тяжести падают вниз, в сборник пыли. Электроды требуют большого
расхода электроэнергии – это их основной недостаток.
Рассеивание
газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций
примесей до уровня соответствующего ПДК. Как показывает опыт, в приземном слое
атмосферы вблизи крупных энергетических установок (ТЭЦ, ГРЭС) и других
предприятий концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать ПДК,
несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических
процессов.
Рассеивание пыле-газовых
выбросов осуществляют с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем
больше ее рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота дымовых труб достигает
более 300 м. Самая высокая труба в России находится в Красноярском крае на
Березовской ГРЭС – 370 м, а самая высокая труба в мире возведена на Экибастузской
ГРЭС в Казахстане – 420 м. Значительную высоту (не менее 100 м) имеют вентиляционные (выбросные) трубы на АЭС для рассеивания радиоактивных выбросов.
Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это далеко не самое лучшее решение
проблемы, связанной с загрязнением воздушного бассейна. Применение высоких
дымовых труб, хотя и помогло уменьшить локальное дымовое загрязнение, осложнило
в то же время региональные проблемы выпадения кислотных дождей. Чем выше от поверхности
земли происходит выброс загрязняющих газов, тем дальше от своего источника они
распространяются. Примеси, досаждающие лондонцам в виде смога, губят листву в
лесах Скандинавии.
Рассеивание вредных веществ
в атмосфере – это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется
вследствие того, что существующие очистные устройства не обеспечивают полной
очистки выбросов от вредных веществ.
Защита атмосферного воздуха
от вредных выбросов предприятий в значительной степени связана с устройством
санитарно-защитных зон и архитектурно-планировочными решениями.
Санитарно-защитная зона – это полоса, отделяющая источники промышленного
загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния
вредных факторов производства (выбросы пыли и иные виды загрязнения среды).
Ширину санитарно-защитных зон устанавливают в
зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в
атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000 м. Например, для цементных заводов производительностью более 150 тыс. т цемента в год (I
класс производства) ширина санитарно-защитной зоны – 1 000 м, а для
предприятий по изготовлению камышита (V класс производства) – 50 м.
Санитарно-защитная зона должна быть благоустроена и
озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, например, акацией
белой, тополем канадским, елью колючей, шелковицей, кленом остролистным, вязом
листовидным и т. д. Об эффективности озеленения свидетельствуют следующие
данные: хвоя одного гектара елового леса улавливает 32 т пыли, листва букового леса 68 т. На расстоянии 500 м от предприятия при отсутствии озеленения загрязнение воздуха NO2, S02 в два раза ниже, чем у источника
загрязнения, а при наличии озеленения ниже в три-четыре раза.
Архитектурно-планировочные мероприятия – это правильное взаимное размещение источников
выброса и населенных мест с учетом «розы ветров», выбор под застройку
промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого
ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.
«Роза ветров»
– векторная диаграмма, характеризующая режим ветра в данной местности по
многолетним наблюдениям. Длина лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных
направлениях, пропорциональна повторяемости ветров.
|