Презентация и доклад выполнены студентом СФУ ИКИТ, 4 курс, группа КИ 08-05, Дроздом Олегом Владимировичем, дисциплина «Экология»

Основные направления инженерной защиты окружающей среды от загрязнения и других видов антропогенных воздействий - внедрение ресурсосберегающей, малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ. Эти принципиальные направления основаны на цикличности материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют замкнутые циклические процессы. Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты меры к предотвращению отрицательных последствий, называют экологизированными

Под малоотходной (безотходной) технологией понимают такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая технологическая деятельность человека не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен. Оценить степень приближения к безотходной технологии можно с помощью материального индекса производства (Вычисляется как отношение суммы масс исходного сырья и вспомогательных материалов к массе готовой продукции.)

1) разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод; 2) разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы; 3) создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования; 4) создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов. Начальным этапом этих комплексных мероприятий является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования Комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов:

Оборотное водоснабжение - это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы. Замкнутый цикл водопользования - это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы

Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей среды. Этот термин означает установление нормативов предельно допустимых воздействий человека на окружающую среду. Чем меньше пороговая величина экологических нормативов, тем выше качество окружающей среды. Более высокое качество требует соответственно больших затрат, эффективных технологий и высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества окружающей среды по мере подъема уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению Нормирование качества окружающей среды

санитарно-гигиенические: - предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК); - предельно допустимый уровень (ПДУ) физических воздействий (шума, вибрации, ионизирующих излучений и др.); производственно-хозяйственные: - предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ; - предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ; - допустимое изъятие компонентов природной среды; - норматив образования отходов производства и потребления; комплексные показатели: - допустимая антропогенная нагрузка на окружающую природную среду; - экологическая емкость территории Основные экологические нормативы качества

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, растениях и продуктах питания, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе установлены два норматива - максимально разовый и среднесуточный ПДК. Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) - это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течение 30 минут рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) - это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии

При содержании в воздухе нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия, например, диоксидов серы и азота; озона, и формальдегида, должно соблюдаться неравенство: С 1 /ПДК 1 + С 2 /ПДК 2 + ….+ С n /ПДК n < 1, где С 1, С фактические концентрации вредных веществ в воздухе или воде; ПДК 1, ПДК 2,….ПДК n, - максимально разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ, которые установлены для их изолированного присутствия, мг/м

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) – это такая максимальная концентрация этих веществ, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающуюся способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека. ПДК загрязняющих веществ для водной среды – это такая концентрация этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одной или нескольких целей водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов

Предельно допустимый уровень (ПДУ) радиационного воздействия на окружающую среду - это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) - это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается выбрасывать данному конкретному предприятию в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий. Нормативы допустимой антропогенной нагрузки (НДАН) на окружающую среду - это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем

Для оценки общей устойчивости экосистем к антропогенным воздействиям используют следующие показатели: 1) запасы живого и мертвого органического вещества; 2) эффективность образования органического вещества или продукции растительного покрова 3) видовое и структурное разнообразие. Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется термином «емкость природной среды», или экологическая емкость территории. Понятие о предельно допустимой антропогенной нагрузке на природную среду должно лежать в основе всего природопользования. В связи с этим он различает экстенсивное и равновесное природопользование

Для защиты воздушного бассейна от негативного антропогенного воздействия в виде загрязнения его вредными веществами используют следующие меры: 1) экологизацию технологических процессов; 2) очистку газовых выбросов от вредных примесей; 3) рассеивание газовых выбросов в атмосфере; 4) устройство санитарно-защитных зон, 5) архитектурно-планировочные решения и др Защита атмосферы: Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения – экологизация технологических процессов - создание замкнутых технологических циклов, малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Все шире применяют частичную рециркуляцию, т. е. повторное использование отходящих газов.

Нынешний уровень развития экологизации технологических процессов недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу. На предприятиях повсеместно используются 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, NO 3, S0 2, S0 3 и др.).

Циклон воздухоочиститель, используемый в промышленности для очистки газов или жидкостей от взвешенных частиц. Принцип очистки инерционный (с использованием центробежной силы), а также гравитационный. Принцип действия Принцип действия простейшего противоточного циклона (см. схему) таков: поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок тангенциально в верхней части. В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз, к конической части аппарата. Вследствие силы инерции (центробежной силы) частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть, через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан). Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через соосную выхлопную трубу.

Конструкция Существует огромное разнообразие типов циклонов. Кроме описанного выше противоточного циклона существуют и менее распространённые прямоточные. Противоточные циклоны различаются размерами, соотношением цилиндрической и конической частей, а также относительной высотой (то есть отношением высоты к диаметру) цилиндрической части. Чем больше относительная высота, тем меньше коэффициент гидравлического сопротивления и разрежение в бункере (меньше вероятность подсоса пыли в аппарат), но меньше степень очистки. Наиболее оптимальна относительная высота 1,6, что соответствует принципу «золотое сечение». Достоинства и недостатки Циклоны просты в разработке и изготовлении, надёжны, высокопроизводительны, могут использоваться для очистки агрессивных и высокотемпературных газов и газовых смесей. Недостатками являются высокое гидравлическое сопротивление, невозможность улавливания пыли с малым размером частиц и небольшая долговечность (особенно при очистке газов от пыли с высокими абразивными свойствами).

Эффективность Степень очистки в циклоне сильно зависит от дисперсного состава частиц пыли в поступающем на очистку газе (чем больше размер частиц, тем эффективнее очистка). Для распространённых циклонов типа ЦН степень очистки может достигать: для частиц с условным диаметром 20 микрон99,5 % для частиц с условным диаметром 10 микрон95 % для частиц с условным диаметром 5 микрон83 % C уменьшением диаметра циклона степень очистки возрастает, но увеличивается металлоёмкость и затраты на очистку. При больших объёмах газа и высоких требованиях к очистке газовый поток пропускают параллельно через несколько циклонов малого диаметра ( мм.). Такую конструкцию называют мультициклоном или батарейным циклоном. Возможно также применить электростатический фильтр, который, напротив, эффективен именно для малых частиц.

Циклон К (ОЭКДМ) Циклоны типа К (ОЭКДМ) предназначены для систем пневмотранспорта измельченной древесины с низким содержанием пылевых частиц (щепа, дробленка, кора, витая стружка, сырая стружка, сырые опилки). Циклоны устанавливаются на нагнетательных участках систем пневмотранспорта, могут быть правого и левого исполнения. Коэффициент очистки воздуха при работе на стружках и опилках находится в пределах %. Оптимальный режим работы циклона - при скорости воздуха во входном патрубке м/с. Отнесенный к скорости движения во входном патрубке коэффициент гидравлического сопротивления циклона = 5.

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.

Принцип действия Скруббер Вентури состоит из трёх секций: сужающейся секции, небольшой горловины, и расширяющейся секции. Входящий поток газа поступает в сужающуюся секцию, и по мере того, как площадь поперечного сечения потока уменьшается, скорость газа увеличивается (согласно Уравнению Бернулли). В то же время, сбоку по патрубкам в сужающуюся секцию (или в горловину) поступает жидкость. Поскольку газ вынужден двигаться с очень большими скоростями в небольшой горловине, то здесь наблюдается большая турбулентность потока газа. Эта турбулентность разбивает поток жидкости на очень большое количество очень мелких капель. Пыль, содержащаяся в газе, оседает на поверхности этих капель. Покидая горловину, газ, перемешанный с облаком мелких капель жидкости, переходит в расширяющуюся секцию, где скорость газа уменьшается, турбулентностть снижается и капли собираются в более крупные. На выходе из скруббера капли жидкости с адсорбированными на них частицами отделяются от потока газа. Скрубберы Вентури могут быть использованы как для очистки газа от мелких частиц, так и для очистки от загрязнений в виде инородных газов. Однако они наиболее эффективны для очистки газа от частиц, чем для очистки от инородных газов.

Скруббер 600 Очищаемый дым проходит три вертикальные ступени, поступая через патрубок в средней части скруббера. Проходя кольцевой зазор первой ступени, дым попадает в зону распыления воды, где происходит очистка газа от загрязняющих его частиц. На третьей ступени, куда уже очищенный газ попадает через систему тарелок, происходит отделение влаги от газа. Очищенный газ выходит через патрубок верхней части скруббера. Количество жидкости, подаваемое на 1 м² сечения в секунду (плотность орошения) зависит от типа насадки и составляет 520 м³/ч. Загрязненная вода вытекает в специальный зазор в днище аппарата через сливной патрубок вместе со шламом выходит из скруббера.

Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм. Особенно эффективны рукавные фильтры с тканями из синтетических волокон повышенной термостойкости ( °С) типа «сульфон-Т», фильтровальные металлические ткани (до 800 °С), а также фильтры из тканей типа ФПП и ФПА, дающие высокую степень очистки.

Рукавный фильтр ФР-11

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 пылегазового 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.

Электрофильтр типа ЭГД – горизонтальный, с двухъярусной компоновкой электродов. Предназначен для очистки от золы и пыли отходящих дымовых газов при разрежении не более 5 кПа, температуре не более 160° С, скорости в активном сечении не более 1,6 м/сек. от котельных агрегатов большой мощности в условиях ограниченных ячеек. Особенностью является расположение электродных систем условной высотой 9 метров в два яруса, таким образом, общая высота электродов составляет 18 метров, что дает возможность повысить эффективность полезного использования территории электростанции и газоочистного оборудования. Опытный образец смонтирован в 1984 г., серийное производство начато в 1986 г.

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. 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. 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.