- •8 Экология и промышленность России, ноябрь 2013с
- •1Зона закручивании потока,2зонаформировании опоитвердой фазы. 3иммодтвердых частиц из оеперециоииой зоны
- •2 ГусНа-Зае с.М. Модели размещения населения н населенных пунктов. М Иза-во мгу, 1988
- •5 Медведков ю.В. Экоиомгеографическая изученность районов капиталистического мира. Выл. 2. М.. 1965.
- •1*Рныхнасадок
- •1 Низкая стоимость на единицу объема носителя.
- •9 10 Рис.2. Установка для безреаге- нтной очистки производственных сточных вод от ионов тяжелых металлов с магнитной системой
- •Гзаре гули ров анне стока]
- •Факторы
- •Внутриводоемные процессы трансформации веществ
АНАЛИЗ методики ПМ01МСК1Ы
ОЦЕНКА КРИТЕРИЕВ ЭКОЛОГИЧЕСКИ
БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯИ
УРОВНЯ УСТОЙЧИВОСТИ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Е.А. Мацнева, Е.Р. Магарил
Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни
Г-
ментс|
ленч- марк инвес о прирс и т.д., личных
V
*
к
С
и
3
f
>'
л
il
ft
3
(
t
t
(
t
i
s
c
*
t
t
l
I
1
t
c
t
t
Кконцу XX в. техногенная модель экономики исчерпала себя и ее заменила концепция развития, рассчитанная на долгосрочное существование человеческой цивилизации во взаимодействии с природой. Основополагающие принципы этой концепции были озвучены на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в 1992 г.
В деятельности современных промышленных предприятий экологический аспект играет значительную роль. Государствами выделяются средства для финансирования ряда природоохранных мероприятий, вводятся законодательные акты, регламентирующие эту деятельность.
В России еще 1 апреля 1996 г. был введен в действие указ Президента №440 о концепции перехода РФ к устойчивому развитию, четко определяющий, что "никакая хозяйственная деятельность не может быть оправдана, если выгода от нее не превышает вызываемого ущерба", а с; ,,
"ущерб окружающей среде должен быть на столь низком уровне, какой только может быть разумно достигнут с учетом экономических и социальных факторов" [1]. 17 ноября 2008 г. подписана "Концепция долгосрочного социально-экономического развития РФ на период до 2020 г.". Основной целью в сфере природопользования для Россия, обладающей уникальным природным потенциа лом , согласно этому документ) является реализация конкурентных преимуществ за счет сохранения качества, повышения эффективности использования природных ресурсов и сокращения негативного воздействия на окружающую среду" [2].
Концепция устойчивого развития призвана как на уровне страны, так и отдельного предприятия сохранять природный потенциал и одновременно эффективно использовать природные ресурсы.
Состояние устойчивого развития предприятия может быть охарактеризовано совокупной оценкой качества процессов, протекающих на предприятии, представленных значимыми показателями — критериями. В качестве процессов могут быть выделены производство, сбыт; закупки. отдельными процессами могут быть бухгалте; чети-
ка, промыйтент> v ас ность н охрана труда, что определяется чедификон деятельности ком- 'ынии. В зависимости от воздей-
практических задач, tckw индивидуальных особен^! предприятия механизм »£ вето развития может себя множество “•
ШЙМпанизаоюнло-упрь технологических. чых> Финансовых!НЫХ> реализации иных мероприятий латриваемых в раз- пектах.
В частности, врамках предприятия возможно рассмотрение отдельного процесса Экологическая безопасность’ Его критериями могут служить плата за превышение ПДС и ПДВ, плата за размещение отходов производственной дея-
льности, затраты на рекульти- щию, наличие предписаний штролирующих органов, податели уровня шума, радиа- 1и, вибрации, электромагнит- лх излучений (ЭМИ), состава шцентрация вредных выбро- >в и сбросов и т.д. [3].
Рассмотрев большое кошено критериев, можно выделить тних самые значимые и на их;нове составлять план мероп-1ЯТ1Ш по экологии.Благодаря кой оценке процессов квали-Мни,--рванный управляющийэх эдить влияние отдель-
иев на качество каж-)Т о ш --оса. Именно совощ-апроцессов служит
АНАЛИЗ. МЕТОДИКИ. ПРОГНОЗЫ
|
*» |
НА |
; объем добычи |
; уровень I ИСО 14001 |
Ростехив/на | |||
|
И|Ч'!«Ы)ИСМЙС |
gtfUltHO |
1 ПО tooiMX |
IUVMB |
| |||
|
Ш1С |
<■ тищ—т*н*ф1 ih 11» щ |
1 tU" мЧМСМЫХ |
|
| |||
|
Ц| |
НА |
1 объем |
уровень jOHSASlSOOl |
РосПрирод• | |||
|
прсшлшомис |
|НЧ» ш мним |
|
рл ншцнм |
нвдлор | |||
|
иди |
нрирояе |
i |
|
| |||
|
|
OXJWHHMV |
|
|
| |||
|
|
МС|Ч>ПрИ1П Ujt |
|
; ~ ..А |
| |||
|
|
|
ОбЪВМ отводов |
УрОВСНЬ | ||||
|
размещение |
|
1фОИт\ДСТ**1 |
вибрации | ||||
|
отходов |
|
|
| ||||
|
|
|
npIMW'ttHHtUft |
уровень | ||||
|
|
|
MACVA |
ЭМИ | ||||
|
|
|
выбросов* |
| ||||
|
|
|
бросок. |
| ||||
Дерево критериев |
МАССЫ |
| ||||||
процесса |
|
ОПАСНОСТИ |
| |||||
“Экологическая |
отходов |
| ||||||
безопасность*" |
ЩХШ HHVICtBki j |
|
taipatM НА )\ч \! UiMRt штс.:ш ] Внедрение План*I *wvi«44‘4i4,Ktte | фтическсчх) I «кинетических1Нлжчиг
I м«чуш'мхти, [ | iKiaeHcniH* 2 программ [ чрМЛимииЯ
Таблица 1. Шкала оценки значимости критериев
Оценка в баллах |
Степень значимости критерия |
Н5И |
Значимый в полной мере |
|
Явно значимый |
"3" |
Значимый |
|
Малозначимый |
"Г |
Незначимый |
ни'»'-* »нч ,|А аы<-ч>коКОНКУРС-
25 р№»
\ »л>ЙЧИВОС1 Ь предприятии,
»«ггеритустся широким мабо- 1\4лшмны\ критериев, среди '>5уч>ы\ выделяют финансово- Аномические (финансовая ус-Ч*зчных:тъ предприятия), праао- ^ (выполнение требований за-v оиодател ьства), социальные
.осведомленность и компетсит* „ость персонала и т.д.), организационные (в том числе эффективно функционирующие системы менеджмента качества, экологического менеджмента), производственные (безотходность производства, экологическая безопасность и тл.), маркетинговые (уровень конкурентоспособности продукции предприятия на рынке и тл.), управленческие (результативность управления бизнес-проиессами и тл.) [4].
Типичное дерево критериев процесса "Экологическая безопасность" представлено на рисунке. В отдельном процессе 'Экологическая безопасность" выделено шесть критериев. Таких критериев может быть и больше, в зависимости от специфики деятельности предприятия. Каждый критерий, в свою очередь, подразделяется на составные "подкритерии" и т.д.
В процессе определения и обоснования критериев учитываются следующие основные тре оования:
Согласован честь и непро
тиворечивост ериев. Поке
затем, шиит ые в качестве
критериев од процесса, не
должны дубль ть учет одних
и тех же асг . ов возможных действий; требуется достаточность и полнота состава показателей оценки, соответствие поставленным целям.
Минимизация количества показателей. С ростом их числа существенно снижается достоверность оценок и, как следствие, эффективность метода; значения критериев должны быть реальными, численными и достижимыми.
Привлечение сведений об относительной важности частных критериев для эффективного выбора из многих альтернатив. а также дополнительной информации о предпочтениях лица
риничаюшего реше н ия (Л П Р) а предприятии
Приведение значений критериев, а затем исовокупной оценкипроцесса к балловой системе (как правило, экономический смысл и единицы измерения критериев различны: шт., чел, %, тыс.шт., ед, иtjx., поэтому сравнение численных значений этих критериев представляется достаточно сложной проблемой |3]).
Множество кригерне» каждого процесса, которых на предприятии, как правило, несколько, приводит к необходимости выбора наиболее значимых. Для решения этой задачи целесообразно использовать методы экспе- ОТ НОЙ ОН С И кн Г51
О Н.С f* КП СОСТОЯ ИИЯ уСТОЙЧП
нос гi) трсб у от i«с пол ьзове *• \ \ я ко.млектмноыхч а нс нндипиду- с1Л ЬiiЫX Жеi iCp l кых оценок,1-ДК как каждый процесс на крупном промышленном предприятии охватывает деятельность сразу нескольких служб, подразделений, участков, цехов, со свой- ственной им спецификой деятельности, а значит необходимо привлечение группы экспертов, являющихся специалистами в разных областях. Как правило, это главные специалисты (профессионалы) — высококвалифи
цированные сотрудники с опытом работы в данной сфере, оценки и суждения которых ЛГ1Р считает важным учитывать при принятии решений |6|. Количество экспертов определяется в зависимости от важности решения и сущности оцениваемого процесса, но не может быть менее 10 человек.
Эксперты располагают данными (анкеты, опросные листы, результаты тестов и пр.), позволяющими оценить по пятибалльной системе степень значимости предложенных критериев. Пятибалльная система (табл. 1) привычна и обеспечив дет возможное :ь представительной оценки, степени важности и тон являетсяматрица оценок, залаженных дляоценки критериев каждым экспертом. По процессу "Экологическая безопасность" предложено шесть критериев (табл. 2).
Оценка критериев производится методом экспертной оценки, в ходе которой эксперт оценивает предложенные критерии, опираясь на собственный опыт и суждения [6].
MteUXAHKM
ill'Ultlt* *H
V лоном*» if М*циии «hi uitWMtt цци Н|Н*)кНН^Н «|ЦМ1||
|
|
|
|
Mttyt |
IP 4М |
|
ни |
|
|
|
|
|
\ |
а |
4 |
4 |
ц |
и |
|
р |
м |
16 |
1 ММ (н 1М |
1 TVbbvii'" |
4 |
S |
5 |
*% |
4 |
щ |
и |
h |
4 |
4 | |
2 Захраты на .«ычлоь ЦЧ»Ч ЬИА •M|M)n|4lAUW |
4 |
ь |
9 |
4 |
4 |
\ |
ц |
й |
1 |
Й |
4| |
3 KCUBNtVI- венные ПСКАМТАЛИ |
3 |
4 |
1 |
h |
4 |
ь |
4 |
ц |
4 |
1 |
»м |
4- ПОьАМТАЛИ экогкччзчео кой безопасности |
2 |
\ |
2 |
i |
4 |
1 |
|
|
4 |
1 |
к |
S. Внедрение экологических программ |
I |
\ |
1 |
9 |
1 |
|
4 |
|
I |
1 |
и |
6- Наличие предписаний |
1 |
\ |
1 |
a |
1 |
9 |
1 |
j |
«I |
1 |
id |
“Итого S = 899
4М11.ИШ*р,
Hltifh HUIIUU Hi 1 I'WlllMf н ft (1 |
I'WI/iVtH hi him itf 11ИИ S' 1U - 1^4 |
1 |
111 |
too |
8 |
I I |
1PI |
4 |
14 |
f<№ |
6 |
la |
184 |
5 |
1
ч!
Ц \
0.095
L
С ПОМОЩЬЮ коэффициента конкордпции Кэнделла оцсптаа ется степень согласованности мнений экспертов:
W = \2$/[п1*(к'-к)\
= 12-899/110Ч6‘ — 6)| = 0,51, (I) где к—Ь — число факторов; т=10 — число экспертов,
Коэффи цие н г конкардации может изменяться от 0 до 1, Если он существенно отличается от нуля (WaO.S), то можно считать, что между мнениями экспертов имеется определенное согласие. Если коэффициент конкор- дации недостаточен (W<0,5), то организаторами экспертизы проводится анализ причин негативного результата. Такими причинами могут быть нечеткие постановка вопросов или инструктаж, неправильный выбор факторов, подбор некомпетентных экспертов, возможность сговора между ними и др.
В данном случае коэффициент конкордации больше 0,5, что дает основание считать мнения экспертов согласованными.
При W&0,5 проверяется гипотеза о неслучайности согласия экспертов. Для этой процедуры используется критерий Пирсона, рассчитываемый по формуле
|Ш = Wm{k-1) = 0,51-10(6-1) — = 25,5, (2)
где (£-1) — число степеней свободы.
Для наглядного представления определяются удельные веса факторов по их влиянию на целевой показатель. При этом удельный вес фактора
Ш
= 2 (Л-Л/-Г1)/*(*-Ы), (3)
те 4/ мрмн фаынря
ТУММВЫМ р'ИН-П|<Н1М1НН|
Ml Hp|ilMI(H4MllM:l'» IIB.MII
1врирц по мрннры-v " »1*манн1'1В1
ком Риинив иимв’ iHlipmiiWM мв
ТОЛПМ
НЫОН|Н11н|Н»| | |Н||П( t)(f|
чимые, i p ip, v HHiipi.Hi уаим.ным вес сосihihuit I ЩйШйii,i
Ни
В*
ГНКНМ ОО/Ц устиичшнч ню ионные ятнцм
одЦКН ОЫПО/1
HfltH hijHHUfHi
Ама/им ичмые расчеты^ и liu tjm i <;>i дли псех других О'чг ом, и tie отобранным * ЧНМЫМ критериям a МЩ. (Wi'M и должна производит^ |""т|и| текущего уровня |ш 4"i промышленного предпрИя
чах критериев для оценю,
■ включает следующие 1К
"/з н/юцее 11ч чтим;
I fifth nie/m очп“' ■ не) htii процесс;
v ■ ны!"1 I, /иное,
г,иной оценки путем априорного ранжирована
ПрРЯЛШК'сю Ч- I'OOrf,
HpOUCphU I С,
now;
решен иропоние о определение уделыюго веса критериев;
выбор точи иы\ К/ттериев die оценки текущего уровня устойчивости.
Произведенное оценки устойчивости дает возможность предприятию вывинти тик питтисмыс "узкие места" для повышена уровни уетшттшео />п ши тип, что позволит удержать свои позиции IU3 вин око конкурентном рынке и о условилх экономической неопределенности-
Литература
(ih
инишспш и неслучайности согласия шыр-
1. Указ Првтидонти |*<I Российской Федерации кстан Российской Федерации, 1446, 15.
’ Puciiopamt'iiiib ПрПаительетм 1’<1» от 17 ноября 2008 г.N 1662-роб!т ворждонии кота ИИ долгосрочного снпиильно-экономического
Российской * I |1М 1111 И (IK
• ч о| (И 1996 г.
Ns 440 "О Концепции переход УгиШ<Ш1Шму развитию"// Собрание законодатель-http://www.piihi in 14.04.2012)
Мннт-мы1эопаоностыоконференции
Маинопи in
JOIUICHOC'IMO //<
конференции Ю 11 мам
период
до
2020
н |,1. и н 1 иг | ц/| ро/р И m */Нос/94365/(дата
развита года. URL обращения
II»
• рил 10. I*. / г
IV ' {ен 1*11 к tin '1)10. У Г ГУ \'|.< «рил 1C. I*. / <■a V Заочной ЛИ I, УГГУ УИН
управления экологической (*• I родной научно-практической атеринбург: УГГУ-УПИ, 2010. управления экологической к- родной научно-практической I к атеринбург: УГТУ-УПИ, 2011.
*>, Орлов Л.II, Менеджмент: Учебник. М.г Изумруд, 2003. б, Ромонпнкоп I|,|i, Унраидспчсекис репюния. М.: МИЭМП, 2010. ■
56
Dkoxioimh и промышленность России, февраль20)3
Я.В. Чистяков, А.А. Махнин, Н.Л. Гурылёва, Н.И. Володин
Московский государственный университет путой сообщения, ярославский филиал,
Ярославский государственный технический университет
Одними и) наиболее распространенных техногенных загрязнителей атмосферного воздуха являются различного рода пыли, содержащиеся в отходящих вентиляционных и технологических га »ач В связи с этим очевидна необходимость пылеулавливания но всехтехнологических процессах,при которых происходит ПЫЛСНЫЛС1 ним относятся обогащение р и первичная переработка полезных ископаемых сушка и обжигтернистых и порошко- образныхматериалов, тонкое измельчение и классификация полидисперсиых материалов, функционирование пневмотранспорта и др. Довольно высокая эффективность пылеулавливания на промышленных предприятиях зачастую достигается только путем последовательной установки аппаратов различного типа, что в конечном итоге приводит к увеличению габаритов, металлоемкости и материальных затрат.
Кроме этого, от надежности и эффективности работы пылеулавливающего оборудования зависят потери самых ценных, в большинстве случаев тонкодисперсных фракций продуктов, а также загрязнён
ность и запыленность воздуха в горных выработках, в цехах, на предприятиях и на большой территории окружающего их пространства.
В РФ ежегодные выбросы твердых веществ составляют около 3 млн т. В связи с этим очевидна актуальность работ, направленных на исследование и повышение эффективности процесса очистки и в необхо- шмых слу чаях классификации явленной пыли (особенно мел кодисперсной).
Отечественная промышленность на протяжении многих лет выпускает малоэффективные, особенно для мелкодисперсной пыли (< 10 мкм), циклоны, которые занимают прочное место среди наиболее распространенных в промышленности пылеуловителей. Этим объясняется повышенный интерес к разработке новых конструкций аппаратов, альтернативных широко распространенным циклонам, и методам их инженерного расчета. Считается, что наиболее эффективным осадителем является противоточный циклон с собственным приемником пыли, в котором транспорта- ; - ч ■. I него пыль поток га-
ооъеме замедляет движе
ние И происходит формнроь ’ ние слоя из частиц. При выдел и стоя некоторое копии,' стпо чистин диаметром мс*. 1 10 мкм. Однако эти пылсос, 1 дител и имеют относится 1 большие размеры и несмотр, на кажущуюся простоту цщ. I лонных аппаратов протекаю. I шие и них гидродинамически* IИР01НЧ СЫ ДОСТаТОЧНО СЛОЖНЫ|/ I не поддаются аналитическою I|йс • I целого ряда серьёз-иы гпущений (I — 3].
В работе [4] приведены копи рукции пылеуловителе* нового поколения, работа которых основана на сочетании* | одном аппарате центробежной и инерционной сепарации пыли при скоростях газопылевого потока в рабочих зонах пьвд- ловителя, составляющих от 15 ! до 20 м/с, что как минимуме!
~ 5 раз превышает скорости! промышленных циклонах.Пы- j леулопитсли приведенных конструкций позволяют не только I очищать воздух от пыли, нов I классифипировать её.
Нами теоретически и эксие- j риментально установлено, что в центробежно-инерционной пылеуловителе (ЦИП) процессj отделения пыли происходил трех ратных рабочих зонах! | реэулыI те: 1) закрутки газопы-
8 Экология и промышленность России, ноябрь 2013с
инженерные
решении
Рис. 1, Геометрические периметры ПМЛ»у1Ю»ит#л» ЦИП;
1Зона закручивании потока,2зонаформировании опоитвердой фазы. 3иммодтвердых частиц из оеперециоииой зоны
Рис. 2. Рабочие элементы внутрвнн 1 — зона закручивании потока; 2 юн
3 — зона вывода твердых частиц из сад ное устройство; 5 экран
)го
устройств» пыл» упошител» в
формированиислой
тщ^рдой- фаз
85
* * ■ i -i i
-uU..'?
О 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300
h, мм
Рис. 3. Зависимость степени очистки газового потока от высоты экрана ЦИП: 1 — пыль синтетического моющего средства; 2 — пыль железооксидного пигмента
tVttoMO ЩЖИи! -) ЛПИЦСИ1рИ |НШННМ Ш41И Н «}пфМИ|Н*ЙЛНКМv нн1 |^}^ОЙ фй*М НИ СТОИМ1 MIJHYVVB Httyl U (H IICIMpn
(Ч'ЖНОЙ ИМЫ || ПМЙП/М ШШЦH иЧМ1ЙрйиИОН1ШЙ МИМill CMCY OK UUMMMM ftWtlM? имсрмиоинычЧИСТИН \П* 1МИ1П МГЦ» IMA llicp ДЫХ ЧЙСТИИ И1И мжмми про ИДИНОЙ(|||ПЫ(К ф«»М)Of пил мри рл тори 1С ГЙ ЮНОГО потока (рис ||
Нарушение л к Лого из mi НОИ МрИИО/ИП к неудовлетворительной работе нылсулОНИТС/1И,
It Hiii Iпиmicи работе представленыpetyXbUtlbl ИССЛСЛ01Ш ими пылеулавливании II олносI упенчатом и двухступенчатом
»ШПЛРИ1«ТХ.
Н мерном случае ИССЛСЛОШ1- лоеь нлимнис размера жрана 5 (рис, 2), установленного и пен гробе ЖНО»Иисрци оином пылеуловителе иол завихрите- л см4%на эффективность очистки га юного потока. Был про веден ряд омытой, и ходе которых установлена оптимальная высота жрана.
Иен ытаиия 11ыл суд о виге л и проводились по методике, изложенной в работе |5|, на пыли синтетического моющего сред- ет на монодиспсрсного состава (б =* 15 мкм, р * 500 кг/м’), концентрации которой и газовом потоке была неизменной и составляла 2,5 г/м1, скорость газового потока находилась в пределах 16 — 17 м/с, и пыли железооксидного пигмента по- лидиснерсного состава (медийный размер частиц 21,69 мкм, р — 3170 кг/м1, начальная концентрация пыли 0,78 ~
1,2 г/м3, скорость газового потока 10 —" II м/с). Высота экрана при проведении опытов изменялась от 50 до 250 мм, диаметр корпуса составлял 350 мм.
Согласно результатам опытов (рис. 3) установлена оптимальная высота экрана 175 мм, что соответствует соотношению высоты экрана к диаметру корпуса 0,5, при которой наблюдалась наиболее высокая эффективность разделения пы- левоздушной смеси — 98,6 % по 1\ыянсинтетического мою
щего средства и 97,3% по ныли железооксидного пигмента. Как видно из рис. 3 при длине экрана л меньше этой величины или превышающей ее наблюдается снижение степени очистки А.
При дальнейших испытаниях на других материалах и при других диаметрах аппаратов соотношения их к размерам экрана подтвердили полученный ранее результат.
Обработка результатов проводилась на приборе Laser Scattering Particle Size Distribution Analyzer LA-950, фирмаHOR1BA. На рис.4, a представлено дисперсионное распределение исходного железооксидного пигмента, а на
1
sr
5
о
Рис. 4. Дисперсионное распределение исходного железооксидного пигмента (а) и уловленного железооксидного пигмента при высоте экрана 175 мм (б)
Для
теоретического ^ иия такой сложной как
исследование те^ •1
многофазных
потоков
2 2,5 3 5 Ю 2о
I 80,16 87,95 92,69 98,96 100 уц
конструкциях
лылеуловитг. лей, возникает необходимое^
использования системы нелн- нейных
дифференциальна уравнений в частных
производных. Причем область щ.
менения исходных функций настолько
широка, что обычные методы
аналитического исследования здесь в
общей случае не могут быть
использован получения полного
реи задачи. В связи с
этим
ч : нный эксперимент приобрс I в данной
области
механик!; ажное
значение в
комплексе с
традиционным
физическим
экспериментом. Принцип использования
получаемых математических результатов
в данном направлении состоит также
в анализе физики явления и проясняет
качестве иную картину, с помощью
которой проверяется я уточняется
постановка задачи. С учетом указанных
особенностей сформулирована
математическая модель процесса
сепарации мелкодисперсной пыли в
центробежно-инерционном
пылеуловителе
и
разработан
программно-вычислительный комплекс
для расчета основных технолого-конс-
рис. 4, б— дисперсионное распределение уловленного железооксидного пигмента при высоте экрана 175 мм. Исследования показали смещение дисперсионного распределения в сторону увеличения размера частиц, т.е. при высоте экрана меньше 175 мм или превышающей её наблюдается снижение эффективности очистки за счет вторичного уноса мелкодисперсной пыли в поток очищенного газа. В одноступенчатом аппарате реализуется отделение пыли без её разделения на фракции, поэтому в уловленной пыли преобладает более крупная фракция. Медийный размер частиц исходного пигмента составляет 21,6938 мкм (см. рис. 4,а),а уловленной фракции (см. рис. 4,6) — 41,5810 мкм. При других размерах экрана происходит увеличение медийного размера, что, как и предполагалось, связано с уносом мелкодисперсной пыли.
Так как при проведении экспериментов на одноступенчатом пылеуловителе довольно широко использовались различные материалы как моно- так и полидисперсного состава, то было решено исследовать работу второй ступени пылеуловителя на наиболее мелкодисперсной фракции угольной пыли, представляющей наибольшую опасность для работающих как в забое, так и на углеобогатительных предприятиях. ;
Распределение частиц угольной пыли по размерам уловленных второй ступенью приведено ниже.
Размер
частиц, мкм 0,2 0,5 1 1,!
Суммарное
содержание, %.. .0,61 12,73 44,00 66,:
Результаты получены на приборе — струйный сепаратор НИИОГАЗ. Анализ экспериментальных исследований показал, что в пылеуловителе- классификаторе первая ступень более эффективна для улавливания крупнодисперсных частиц, а вторая ступень максимально эффективна для улавливания мелкодисперсной пыли, что и было предсказано ранее [5].
Анализ проведенных исследований показал, что при высоте вертикального цилиндра (экрана) 180 мм с увеличением скорости во входном патрубке эффективность пылеулавливания первой ступени увеличивается с 85 до 88 %; таким образом, разгружается вторая ступень. Анализируя работу двухступенчатого пылеуловителя, следует отметить, что он является представителем нового поколения пылеулавливающих аппаратов, с помощью которых решаются вопросы высокоэффективной очистки газов от мелкодисперсной пыли, а также возможность параллельного проведения такого лассификация пыли на фракции. яН
Вальдберг А.Ю, Кирсанова Н.С. К расчету эффективности циклонных пылеуловителей // ТОХТ. 1989. Т. XXIII № 4.Зверев Н.И., Ушаков С.Г. Физическое и математическое моделирование процесса центробежной сепарации пыли // Инженерно- физический журнал. 1980. № 3.Справочник по пыле- и золоулавливанию 1 Под ред. М.И. Биргера, А.Ю. Вальдберга, Б.И. Мягкова и др.; под общей ред. А.А. Русанова. 2-ое изд. М.: Энергоатомиздат, 1983.Чистяков Я.В., Качурин Н.М., Махнин А.А., Володин Н.И. Разработка пылеуловителей нового поколения // Экология и промышленность России. 2013. Май.Чистяков Я.В. Исследование и разработка пылеуловителей, обеспечивающих повышение эффективности очистки воздуха аспирационных систем дробильно-сортировочных комплексов карьеров. Дис. ... канд. техн. наук. Тула, 2012.Чистяков Я.В., Махнин А.А., Невский А.В. Математическая модель для определения параметров центробежно-инерцонного пылеуловителя // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Иваново. 2012. Т. 55. Вып. 12. ■
фум явных параметров одно и двухступенчатого пылеуловителей(6J.
На основе сформулированной математической модели течения газа в центробежноинерционном сепараторе с учетом двухфазности газодинамического потока и созданной прикладной программы проведены вычислительные эксперименты по исследованию протекающих процессов. При этом были учтены некоторые особенности моделирования многофракционного состава запыленного воздуха. Опыт использования рассмотренного программного комплекса показал его большую эффективность. При этом обеспечивается выбор основных технолого-конструктивных параметров, уменьшаются сроки и стоимость разработки новых и модернизации существующих пылеулавливающих систем, а также, что немаловажно, сокращается объем трудоемких и дорогих натурных испытаний.
С использованием математической модели и экспериментальных данных получены геометрические размеры аппарата, отнесенные к диаметру входного патрубка D„. Рассчитаны рабочие элементы внутреннего устройства пылеуловителя во всех трех рабочих зонах. В ходе теоретических, расчетных и экспериментальных исследований установлено, что значение скорости газа во входном патрубке центробежно-инерционного сепаратора должно находиться в диапазоне от 15,0 до 20,0 м/с [5], при этом рабочая скорость на выходе из завих- рительного устройства в зависимости от плотности улавливаемой пыли должна быть на уровне 12 — 20 м/с, а вертикальная скорость газопылевой смеси между корпусом и экраном порядка8—12м/с. Это позволяет создать комфортные условия для формирования и концентрирования твердых частиц на корпусе в сепарационной части и обес
печить максимальный выход твердой фазы в нижнюю часть пылеуловителя.
Вертикальная скорость газового потока в третьей зоне, где происходит вывод твердых частиц из сепарационной зоны и их отделение от газового потока за счет действия инерционных сил и сил тяжести должна составить около 2 — 4 м/с. Снижение скорости газопылевого потока в зоне третьего пылеуловителя благоприятно для осаждения мелкодисперсной пыли. Необходимо отметить, что поддержание скоростей газопылевого потока во всех трех озвученных нами рабочих зонах позволяет сохранить высокую эффективность пылеулавливания при увеличении размеров пылеуловителя.
Математическая модель процесса пылеулавливания, описанная ранее [6], позволяет рассчитать траектории движения частиц пыли различного размера и плотности в исследуемом аппарате, зная которые можно вычислить эффективность пылеулавливания аппарата. Адекватность математической модели подтверждена экспериментальными данными.
Экспериментальные данные и математическая модель, разработанная на их основе, позволили создать программно-
Литература
вычислительный комплекс математического моделирования для анализа и расчета сложного процесса сепарации мелкодисперсной пыли из газопылевых потоков в пылеуловителях нового поколения, работающих при повышенных как минимум в 4 — 5 раз скоростях в сравнении с существующими аппаратами.
Анализируя работу описанного выше центробежно-инерционного пылеуловителя, следует отметить, что благодаря уменьшению вторичного пы- леуноса процесс пылеулавливания в данном аппарате более чем в 1,5 — 2 раза эффективнее разделения пылевоздушных смесей в обычном циклоне, и степень очистки в зависимости от дисперсности и плотности улавливаемой пыли составляет от 75 до 98 % для различных мелкодисперсных аэрозолей твердой конденсированной фазы. ЦИП является представителем нового поколения пылеулавливающих аппаратов. Размеры элементов пылеуловителя, соотношение размеров между его элементами, габариты аппарата зависят от производительности, механических и физических свойств пыли, ее дисперсного состава и определяются по оригинальной методике, что является предметом "ноу-хау" данной работы.
РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \
С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИКО-СОЦИАЛЬНОЙ
Я.И. Вайсман, О.А. Тагилова, Е.Л. Садохина
Пермский НАЦИОНАЛЬНЫЙ исследовательскийполитехнически“
университет
зффсктивности
упраал ходами были проведен допамин
системы обрац ходов Пермского края,
раслевого субъекта При] 10
Федерального окру спйской Федерации,
ха
зующегося
высоким ур^ развития нефтедобывающей
нефтеперерабатывающей, добывающей,
химическойои^ rH‘ii
промышленности,
включа • отдельные элементы—прок
щетвенные
процессы и )\
л,
предприятия, отрасли up'
мышленности,
а также реалих ванные на предприятиях
сисге
мы
учета отходов.
Основные
задачи исследок ний:
•
разработка
методолоп»; ких принципов создания
сисл мы учета движения отходов
производства и потребления на
различных иерархических уровня
задач и механизмов государ
ственного и регионального реп- лирования, деятельное™ хозяйству юпдих субъектов по обращению I отходами, реализация хи- тор ых возможна с использованием современных средств и методов автоматизации и учетоя уровня развития IT технологий: • определение задачи оптимизации учета отходов на разнш
ЕЖСГОДНОpaCTVIUMC ОбЬСМЫ
образования н размещении отходов производства и потребления И ОКрУЖИЮЩСМ 1'рг де становятся амуачьиi гической, экономм1»'< циальной проблемой чиця-меи
НЫХ ИНДУСТрнаЛЬНО \ШШИП
банизиронанных терригорни Переход от стратегий ЖОДО-ГН чески безопасного мхороненнч отходов к соарсмспным мотчтдам управления ими становится вал ной задачей регионального и межрегионального уровней, ког да традиционная система управ ления отходами точечного (носе ленческого, муниципального) уровня либо уровня отдельно взятого предприятия нс способ на по экономическим, жилого ческим и социальным причинам реализовать оптимальные дли данных условий способы использования, переработки, обезвреживания, эколот нчсскн безопасного размещении опро ц ленного вида отхода и управляв их потоками. Сложность упр:и ления отходами связана с ич многообразием, неравномерностью образования и движения, разнообразием существу ющи | способов и технологий их переработки и обезвреживания.
Для управления движением отходов широко используются информационные технологии
(II), позволяющие оптимизм роишь ф\нм11н>ннрованпс основных блоков системы управления ич ЧВНЖСННбМ. ЭффвКТМВНЫМ
u ip' мсигом управлении отхода аокальном, регионпль- можрегиоиальном уров-р, I Ht tyoMbiM с использова- мнем современныхIT какmelt мпо организованной послсдо- ВВГСДМЮСШ операций, ВЫПоз >смых 1кщ информацией с пользованием средств и мою авгомаги шцпп, станови комплексная система учета материальных и информационных погокоа мри обращении с отхо дамп на исох стадиях их обращения а пределах жизненного цикла: отобразования до размещении неутилизируемых остатков в окружающей среде.
Вместе с тем недостаточная paфаботанность методологических принципов создания и оптимизации системы учета движе-нпч отходом создает определен- | трудности а повышении эф- мтости управления образо- чодов на современном |pi С целью разра- бои \ методологичес
ких up) i и, оптимизации учета движет ч материальныхи информационных ПОТОКОВ на разных иерархических уровнях (предприятия, населенного пункта, региона, межрегиональ-
Отходы | |
|
I |
|
| Потребления ) |
■УОм^Ы |
Домовладения, места компактного образования отходов, объекты соцкультбыта |
|
ТГ |
таенные у>испи |
Места сбора ] и накопления отходов | |
V |
|
лраифиятмй |
Станции сортировки |
V |
ХЭ' |
Отрасли прсчммшпюста |
Объекты переработки и обезвреживания, захоронения |
О ... . |
Ж |
Населенные пункты
Z3£z:
Регионы
Российская Федерация
Рис. 2. Иерархия элементов при построении системы учета отходов
ткни*
Q'iKf ЬНИИ I
оъю/w
КУНА и ротт мал
|
УУ//У |
|
|
'/КУ-У1?. У У к*-,. | |
/ |
|
|
гий |
на |
|
t у |
УЛЛЖ |
-и-. |
|
ЯХ/ 1 |
ыагте?* Wi. |
]-Угт. |
'Я У/ |
|
Wr
|
|
ретуу, |
|
%&& ЯСПСК У/. |
|
цуурашешлж* с |
|
|
|
ав иа Якявямяйв |
|
•й безмокл^ж. |
|
|
1 /ГР®С- |
ГНИЯ С CJTf' ■ |
|
4 и CiUb v- ЙЬ- -fcfel Me» * Of-
Coc-
Построение эффективной системы управления отходами любого уровня с использованием предла- глемой методологии является решением комплексной задачи, которая при \тфавлении потоками отходов производства и потребления в границах системы должна стремиться к следующим показателям: минимизация эмиссий на всех стадиях обращения с отходами (Э min); минимизация объемов захоронения отходов (3 —>min); максимальное вовлечение задалженных в отходах материальных и энергетических ресурсов (Р -»max); оптимизация движения материальных и информационных потоков в пределах границ системы на всех стадиях обращения с отходами (Пopt).
Для оптимизации учета движения отходов в пределах системы предлагается использовать комплексный эколого-экономический критерий, учитывающий затраты на доставку отдельных видов отходов до объектов инженерной инфраструктуры системы обращения с отходами, включая межмуниципальные и межрегиональные объекты, снижение эмиссий загрязняющих веществ до приемлемого уровня в пределах границ исследуемой системы.
Задачи оптимизации учета движения потоков в области обращения с отходами для разных иерархических элементов системы различны, исследуемые элементы (подсистемы) в представ- генной иерархии для отходов производства и отходов потребления представлены графически на иь; 2 Первостепенным элемен
том в системе учета отходов iпроизводства является выделенный в пространстве и времени источник образования отходов (технологический процесс), в системе учета отходов потребления источниками образования являются домовладения, места компактного обра зования отходов, объекты соцкультбыта и пр. Совокупность потоков в пределах границ системы следующего иерархическою уровня формируется совокупностью информационных, материальных и энергетических потоков предшествующего иерархическою уровня. Наиболее сложной комплексной задачей является оптимизация потоков при создании системы управления отходами производства и потребления межрегионального и федеральною уровней.
Важную роль в построении системы учета играет государственное регулирование в вопросах обращения отходов производства и потребления. Определяя меры воздействия и стимулирования предприятий через федеральные законы и подзаконные нормативно-правовые акты, государственная система регулирования способна установить основные правила и требования к организации и осуществлению учета информационных, материальных и энергетических потоков при обращении отходов в регионах и на предприятиях. При этом важную роль выполняет региональная политика, определяющая региональную систему управления отходами, ее задачи, мероприятия и целевые показатели (рис. 3).
Проведенные исследования иерархии элементов системы учета отходов и структуры формирования учета позволили сформулировать основные методологические принципы организации учета материальных и информационных потоков при управлении отходами.
Совокупность информационных и материальных потоков на источнике образования является исходными данными для построения систем учета более сложных уровней (отрасли промышленности, населенного пункта, региона, межрегионального уровня).
Формирование эффективного учета отходов возможно
тт щт
f , 1Г*7-
шиц и
Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни 1
РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \ 12
тт щт 14
f , 1 Г*7- 14
Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова, 19
Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’ 19
%Ж 20
у 20
ПРИМЕНЕНИЕ 30
НАМЫВНЫХ ПАТРОННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 30
В.Н. Аликин, А.П. Горинов, С.В. Мохначев, 30
П.Н. Отставное, Н.Н. Тарасов 30
А.К. Митин, Н.Е. Николайкина, А.С. Пушное 36
В.С. Петросян, Е.А. Шувалова, О.В. Полякова, А.Т. Лебедев, А.Н. Пономаренко, М.Н. Козлов 42
PV 45
В.В. Буренин 45
Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. Дубцов, 53
Н.В. Жохова, А.А. Палей 53
И ТРАНСФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ Ш 59
ноября 69
Н.М. Самохвалов 70
БЕЗРЕАГЕНТНЫЙ 73
УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ 73
В.В. Мараков, 73
А.В. Мараков 73
, У, : / УЛ-
учеза )Щ$Ж№ЫW s:
НЫМИИ )Ш&*УИЩфУУУ Ш# i* ДС /1> Л/4\у/./ 4
у\уштуМ&ши**
НИК рК/Х*. У УК 1 УУ/рЦ/у)#
Уральский федеральный университет им первого Президента России Б.Н. ЕльцИн 6Ни 1
РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКИ ПРИНЦИПОВ СОЗДАНИЯ И ОПТИми, УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ ОТХОДОВ \ 12
тт щт 14
f , 1 Г*7- 14
Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова, 19
Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’ 19
%Ж 20
у 20
ПРИМЕНЕНИЕ 30
НАМЫВНЫХ ПАТРОННЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 30
В.Н. Аликин, А.П. Горинов, С.В. Мохначев, 30
П.Н. Отставное, Н.Н. Тарасов 30
А.К. Митин, Н.Е. Николайкина, А.С. Пушное 36
В.С. Петросян, Е.А. Шувалова, О.В. Полякова, А.Т. Лебедев, А.Н. Пономаренко, М.Н. Козлов 42
PV 45
В.В. Буренин 45
Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. Дубцов, 53
Н.В. Жохова, А.А. Палей 53
И ТРАНСФОРМАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩАХ Ш 59
ноября 69
Н.М. Самохвалов 70
БЕЗРЕАГЕНТНЫЙ 73
УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ 73
В.В. Мараков, 73
А.В. Мараков 73
fix’
ЛЮ
ых
четья ш дельных
ИС ПОЛЬУ/ЬЯЖУК у
должен у
НЫХ И 'И
Оптини %тяя /чеза и ия разных
нях при >
то» госум намного тельиастилечение т раисш^ доступности ЖШк V., жеине жгрш ш токами сгтж0:шр.к, tip элем^иток снегсмы
рарХИЧССКИХ ypfJtStet*
лнчны и шташ « ми чес кую и шшлтмтавляюшне (табл |*
Немамжахтлыэффевдовс^ ализацни учла опкшо» на все иерархические уровнях являете* повышение созАнальной эффек 7ИВНОС7И системы обращения отходами, прояшяшщйет внышениисошалмшй ответ, ственносго, и усиление язоссеа предприятия за счет увеличения доли использован> отходов вовлечения шияленных отходов в оборот и транспарентности да и ных учета, С-- точки зрениярегиональногорегулирования
Экология и промышленностьРоссии, дегабрь 2013 г
ПОВЫШСНИС СОЦПЛЛЪН |
0Й Эффск- у |
I |
VNHHOCtU п\4>чк «Л- |
« о счсг ( |
|
СЭДДОНЙ* ‘КЧ> u ‘ U : ч'V |
.и tocmac- |
гз |
Н№\ Об> |
|£' »v-. ч‘ КИШ * |
j |
пню |
> о г ходов. |
/*" |
ши |
|
ukUVKV
истсмы ккудар- — соз-
ц
ш
Элементы системы учета |
Кри терий* |
Хозяйствующие субъекты в об- |
1 |
ласти обращения с отходами |
2 |
Органы исполнительной власти |
1 |
субъекта РФ |
2 |
Федеральные органы исполнительной |
1 |
власти |
2 |
иных и троизво-
фадерАльные Г\ программы я сфере ЖКХ, охраны окружающей среды и развитии отдельных отраслей промышленности и их целевыепоказатели ^
Рис.
3. Структура
формирования учета в
области обрапцчияс отходами
2-го иН
Таблица 1. Задачи оптимизации учета отходов производства м потребления на разных иерархических уровнях
Снижение затрат за счет сокращения количества объектов системы обращения с отходами, увеличения их мощности и укрупнения, оптимизации выбора мест расположения Снижение эмиссий загрязняющих веществ за счет создания |межмуниципальных объектов по обезвреживанию и захоронению отходов, увеличение доли использования отходов и вовлечения задолженных в Г отходах ресурсов в оборот, снижения объемов размещения неутилизируемых остатков в окружающей среде Снижение затрат за счет сокращения количества объектов системы обращения с отходами и создания межрегиональных объектов, увеличения | их мощности и укрупнения, оптимизации выбора мест расположения Снижение эмиссий загрязняющих веществ за счет создания межрегиональных объектов по обезвреживанию отходов, реализации государственном политики по использованию отдельных видов отходов и вовлечению задолженных в отходах ресурсов в оборот, снижения объемов размещения неутилизируемых остатков в окружающей среде
■ экономический; 2 — экологический.
сснгкии _J ЖМС»| • v4'V4UUCHU4 СOTXOiJ
cvwuuon> v>cv\ n^poJI
«кОДОГПЧССКИ безопасных Ч'ЬСК1\>Н ПО1>6C W|>C)KHIWHUK) от- ходов, государствен -
мой политики. направленной на использование отдельных видов отходов, вовлечению населения и деятельность по обеспечению функционирования элементов CHCitxiM об|хицемня с отходами.
1\гзриы9мты и их обсуждение С использованием предлагаемогоподхода проведены исследования движения н учета отходовпроизводства и потребления в Пермском крае. В качествепримеров на первом иерархическом уровне при управлении отходами производства рассмотрены варианты внедрения и реали- ,чшии учета отходов на промышленных предприятиях Пермского края.
В Пермском крае в результате хозяйственной деятельности
предприятий образуется более 1000видов отходов производства и потребления в объеме 40 млн т в год |4 — 61. Основную массу промышленных отходов, до 80 % по данным за2010—2012гг., формируют предприятия горнодобывающей н химической промышленности, в основном за счет крупно- тоннажных отходов разработки месторождений и переработки сырья. Масса обезврс использованных отходсц детва за2010—2012 в среднем 41 % объема :••• :. , **
вания. Ввиду низкого I- испольювания и обезвреживание отходов значительная ихчасть размещается в окружающей среде. По состоянию на начало 2013 г. в Пермском крае накоплено 782 млн т отходов.
В наибольшем количестве образуются отходы 5-гокласса опасности (до 95 % общегообъема образования покраю за исследуемые годы). Это отходы добывающих отраслей промышленности,3,5 % — отходы 4-го класса опасности, менее1,5%— отходы 3-го класса опасности и
менее 0,001 % — отходы 1-го классов опасности.
Авторами были проанализированы территории с точки зрения количества образования отходов (рис. 4, а).Выявлено, что наибольшие объемы отходов формируются на территориях следующих муниципальных образований: г. Березники (> 10 млн т в год), Красновишерский, Соликамский, Александровский районы, г. Соликамск(1— 10 млн т в год). Данные территории характеризуются высокой концентрацией предприятий по добыче минерального сырья для производства калийных удобрений, добыче алмазов, производству неорганических веществ и цемента.
‘Критерий оптимизации:
Наибольшее количество отходов накоплено на территории городов Березники (48.5 % обшей массы накопленных по краю отходов) н Соликамск (16 %). в категорию от 1до100 млн т накопленных на территории отходов вошли Красновише- рскнй. Соликамский, Александровский, Добрянский, Чусовской. Горнозаводский. Краснокамский. Пермский, Чайковский районы, г. Пермь (рис. 4, б).
Анализ данных о передаче отходов показал, что в Пермском крае отсутствуют мощности по переработке отходов 1-го класса (отходы средств зашиты растений. средств дезинфекции (гербициды. пестициды), масла
Задачи
О ПЕРСПЕКТИВАХ ОЧИСТКИ ВОзл ОТ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ ^У)<А
ПОСРЕДСТВОМ НЕОДНОРОДНОГО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Л.И. Толпыгин, М.А. Васильева, С.Н. nv6 Н.В. Жохова, А.А. Палейt*0Bl
Государственный океанографический институт имени Н Н з Московский институт инженеров транспорта, ' убова,
Институт химической кинетики и горения СО РАН, г. Новое б Институт прикладной геофизики имени академика Е.К Федоров*’
Время
Рис. 1. Изменение концентрации аэрозольных частиц разного размера при работе бытового электроочистителя до и после его выключения
Цию
аэрозольных частиц I ром менее 100 нм
иногда чем на порядок (рис. 1). °°^ На
сегодняшний день ца
частицы
не входят в перец ^ параметров, подлежащих
И ролю и мониторингу, для * еще не
разработаны санитцп ные нормативы.
Тем не менее как уже упоминалось,
опасность наночастиц для живцу
организмов существует, в связи с чем
требуются меры по щ контролю и сокращению.
Цель
работы — поиск путей более эффективной
очистки воздуха от аэрозольных частиц,
в том числе от наночастиц, Рассматривается
возможность использования неоднородного
электрического поля с целью извлечения
электрически нейтральных частиц
из очищаемого газа (Пат. 2522581 РФ). Были
проведены специальные эксперименты
на созданной опытной установке.
Формирование неоднородного электрического поля осуществлялось I помощью электрических зарядов, локализуемых на наружной поверхности цилиндрического проводника, соединенного с источником высоковольтного напряжения. Для повышения способности проводника накапливать
электрический заряд при за-
Загрязнение воздуха является одной из важнейших экологических проблем нашего времени. В районах расположения промышленных центров, вблизи мощных автодорожных магистралей доля антропогенных источников аэрозольно- > загрязнения может в несколь- превышать природный В дополнение к этому влропогенных аэрозолях прису-c ujми кронная составля- б -емная концентрация которой может превьпиать фоновые значения на несколько порядков. Исследования показывают 11, 2], что субмикронные частицы (размером менее 100 нм, или наночастицы) оказыва
ют значительное негативное влияние на биологическую среду. Существующие системы очистки ориентированы в основном на относительно крупные частицы (размером в сотни нанометров), а для наночастиц являются малоэффективными [3]. Так, в промышленности и теплоэнергетике, в бытовых приборах для очистки окружающего воздуха применяется принцип электрофильтра с использованием коронного разряда для заряжения частиц с последующим их осаждением в 'электрическом поле на заземленном электроде. Электрофильтры тре буют значительных энергетических затрат и расходов на их содержание, при этом не только не решают задачу сепарации мелкодисперсных аэрозолей [4], но и сами являются генераторами аэрозольных частиц нанометрового размера [5]. Так, эксперименты показали, что бытовые электроочистителивоздуха, основанные на использовании коронного разряда, в процессе своей работы увеличивают концентра-
1(Снни напряжении
>ч *“1‘, нигамим (1C. но ^''‘ттектрической см
^н1м^ника)
в окрест-
'^нодника
устананди- к‘>
Т3емленная
.1*
сетка.
звался
ЯССКИЙ
5^2ддавался
ВВ
%Ж
WICKipon
Таким
обра своего рода кондснсаюр, в виде
двух ко-
Нь1\
электропроводных :>,нДР°в'
При
ЭТ0М
— цсн1‘
4.i
.nimiun
у
м
щ
Й0«е6
ый
иилиндр подается ра- 1
ичпояжение, а внешний
Г‘
напряже
(заземленная
элект- ""гюводная сетка) заземлен,
^елью обеспечения бсзопас- ' |
повышения эффект 11-
сбора
аэрозольных час-
цИ*иНДР
ТИ
(10е йости
р
поверхность центрального цилиндр3
покрывалась элект
роизоляционным
слоем.
™
Сепарация
аэрозол ьн ых частиц осуществлялась
посредством электрического поля,
формируемого в пространстве между
центральным цилиндром и заземленной
электропроводной сеткой. Как известно
из курса физики, на поверхности
любой частицы, помешенной в
электрическое поле, возникают
нескомпенсирован- ные заряды, которые
превращают электрически нейтральную
частицу в электрический диполь. В
условиях неоднородного электрического
поля электрический диполь увлекается
в сторону увеличения его градиента и
далее может быть отделен (сепарирован)
от газовой смеси. Этот эффект взят
за основу предлагаемого метода очистки
газа от электрически нейтральных
частиц всех размеров, вплоть до
субмикронных.
Экономия
энергии при очистке газа неоднородным
электрическим полем, создаваемым
цилиндрическим конденсатором, по
сравнению с электрофильтром,
очевидна. Нет необходимости тратить
энергию на генерацию коронного разряда
и ионизацию очищаемого газа. Кроме
того, отсутствует ионный ветер,
присущий коронному разряду, увлекающий
мелкодисперсные аэрозоли от
осадительного электрода и препят-
ClltyiOllUlli
ич
сони рации и» очищае мою ииа Мшен
сивнооть процесса
ОЧИС1М1 С 1ЮМОИ1ЫО
цилиндрического конденсатора мож но увеличить та ечм
паращинаиии
заря да на Поверхности,
что приведет
к уве ЛИЧС11ПЮ
напряжен пости
электрическою
поля и его
градиентов,
а также путем увеличения
времени нахождения
очищаемого потока в электрическом
моле. Выполнение заземленной
обкладки
конденсатора в виде электропроводной
сетки обсс печи влез свободный доступ
очищаемою воздуха в пространство с
мощным неоднородным электрическим
нолем.
Ниже
приведены описание эксперимента,
оценка возможного повышения
эффективности рассматриваемого
метода и непосредственно результаты
экспериментальных исследований.
Методы
исследования. В качестве генератора
неоднородного электрического поля
использовался экспериментальный
образец
цилиндрического конденсатора.
Для наблюдений за дисперсным составом
и кон- ценз рацией частиц воздуха
(аэрозоля) использовалась камера,
изготовленная из поликарбоната,
размером 2,0x0,8x1,3
м,
полностью закрытая, с одним
Рио. 2. Схеме аэрозольнойкамеры сочистителем: / - аэрозольная камера;2 аысокояольтный кабель,3 — металлическая трубка; л металлическая заломленная сотка; 5 * отверстие для пробоотборе воздуха;6 ~ электрическийизолятор
отверстием
для отбора проб (рис. 2). Учитывая, что
объем камеры более 2000 л, время проводимых
экспериментов более I ч, а интенсивность
отбора проб I л/мин, с достаточной
точностью можно утверждать, что
относительно редкие процедуры отбора
проб нс влияют на результаты
эксперимента. Перед проведением
эксперимента камера проветривалась.
Спектр размеров частиц исходного
аэрозоля измерялся до тех пор, пока
показания измеряющего прибора не
стабилизируются (~15 — 20 мин).
Формирование
неоднородного электрического поля
осуществлялось путем подачи на
внешнюю поверхность центрального
цилиндра высокого напряжения — 18 кВ.
С зазором в 150 мм от его внешней
поверхности была установлена заземленная
электропроводная сетка.
|
4 у у |
2 / |
3 1 / / |
|
|
|
|
Ш ШШШ |
|
! |
Яиэ |
|
Г |
я. |
Рис. 3. Схема очистителя:
1 — металлическая трубка; 2 — область очистки газового потока; 3- земленная сетка; 4 — слой электроизоляции
за-
I
I
S
ш'
I
1 у
$
8
10*
л)
10 11 1* 10 W 11 10 на ОТ 104710 106004 1104*12
Нрямя
(л)ивторого(б)
,аи,и
uV
*1 И.1М1Ж0НИ0 оОьомной (или массовой) концентрации частиц после первого (») и включения очиотителя ' 'и
положить,
что Я,
= г.
Значение диэлектрической проницаемости
изоляции е.. также может быть очень
большим. Следовательно, можно
пренебречь первым слагаемым в
знаменателе выражения (2).
Тогда
значение электрической емкости
трубки будет в основном определяться
отношением Я/Я*,
т.е. отношением радиуса внешней
сетки к радиусу внутренней трубки.
Таким образом, располагая заземленную
сетку ближе к металлической трубке,
мы увеличиваем емкость электропроводной
трубки и наращиваем значение
напряженности
электрического поля
в очищаемом
пространстве.
Экспериментальные
и с
сл: - дования
подтвердили эффективность
использования неоднородного
электрического поля, создаваемого
цилиндрическим конденсатором, для
очистки газов. Пока не ставилась
цель получения максимальной эффективности
очистки, хотя возможности повышения
эффективности уже намечены.
Экспериментальная
часть. Концентрация аэрозольных частиц
и их распределение по диаметрам
измерялись диффузионным спектрометром
аэрозолей, изготовленным Институтом
химической кинетики и горения СО РАН,
г. Новосибирск |6|. Прибор позволяет
проводить замер концентрации частиц
от 5 до 2-105
частиц/см?
(без
разбавителя) в диапазоне
Рассмотрим усланную схему очистители иачдухя (рис, 1), основанную им предлагаемом методе с использованием коаксиальных цилиндров.
Перед описанием результатов жеиериметаа проведем оценочные расчеты.
При т«даче напряжения на глектропроводнос накрытие трубкиIна егоповерхности накапливается электрический »арчд(Q>, который раиномерно распределяется по повсрхнос- ти, В окружающем пространство между трижениой поверхностью трубки и лпемлсинай сеткойJ образуется электрическое поле /ь тначенис которого а предположении, что д11эл ектрическая11 ро и и цае-
мость воздуха равна единице, определяется известным соотношением
Е шц/2т\)Г% (1)
где </ — линейная плотность электрических зарядов; е« электрическая постоянная; г- расстояиие от оси цилиндрической поверхности.
Плотность электрических зарядов (/. накапливаемых на поверхности металлической трубки, определяется ее электрической емкостью С. Наличие на некотором удалении цилиндрической коаксиальной заземленной сетки увеличивает исходную емкость трубки:
С = 2nL/|etl(ln( Л„,/г)/еи, ++ (2) Так как толщина слоя электроизоляции мала, можно
размеров 3-200нм ностъю15% |7|,l(,,i
Отбор проб воздуха Ьй тщится через сиециалыи,с
верстие (см. рис. 2, поз, 5)(^ ходящее в область между к0| денсатором и заземленнойс_ кой. Было проведено нескол» ко серий экспериментов ц0’ меру характеристик аэрозолей в контролируемом простпац. стве. Эксперименты отличались продолжительностью во,, действия неоднородного электрического поля. Перед каждым экспериментом измерялисьпараметры фонового аэрозоля.
Результаты работы конденсатора в качестве очистители воздуха от частиц представлены на рис. 4 и 5. Сравним менее продолжительное первое включение очистителя и более продолжительное второе включение. Видно (рис. 4, о), что за 20 — 30 мин первого включения концентрация частиц уменьшилась в 1000 раз. Отметим тот факт, что все частицы размером от 15 до 100 нм (рис. 5, Ц быстро исчезают уже через 4 мин.
За 30 мин после второго включения (рис. 4, б)концентрация частиц уменьшилась также примерно в 1000 раз. Изменение распределения частиц по размерам после второго включения очистителя несколько отличается от предыдущего. Частицы размером более 15 нм исчезают за 10 — 15 мин (рис. 5. о). Через 50 — 60 мин образуются частицы размером
«)
е зависимость концентрации
рйС<
Чистителя
частиц от их размера после первого (а) и второго (б) включения
Работа
выполнена при поддержке РФФИ, проекты
№ 11-08-01077 а и № 12-08-01126-а.
Литература
Л.И. Толпыгин, С.Н. Дубцов и др. Поступление наиочастиц в окружающую среду при работе бытовых электроприборов // Безопасность жизнедеятельности. 2013. № 5.Глушкова А.В., Дулов С.А., Радилов А.С. Опасность наночастиц и программа превентивных действийЯТоксикологический вестник.2010. № 6.Палей А.А., Лапшин В.Б., Балышев А.В., Матвеева И.С., Жохо- ва Н.В. Метод очистки газовых потоков от природных и техногенных аэрозолей, включающих субмикронные составляющие // Электронный научный журнал "Исследовано в России".http://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2007/028.pdfУльтразвуковая коагуляция аэрозолей / В.Н. Хмелев, А. И. Шалунов, К.В. Шалунова, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков,ATI.Сливин. Бийск: Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 2010.Петров А.А., Амиров Р.Х., Коростылев Е.Б., Самойлов И.С. Исследование эрозии катода в отрицательном коронном разряде // Труды МФТИ. 2013. Том 5. № 1.S.N. Dubtsov,АЛ.Levykin,К.К.Sabelfeld. Kinetics of aerosol formation during tungsten hexacarbonyl photolysis//Journal Aerosol Sci. 2010. V. 31. № 5.О.У.Karpov, D.M. Balakhanov, E.V. Lesnikov, D.A. Dankin,V.B. Lapshin, A.A. Paliy, A.V. Syroeshkin, V.A. Zagaynov, I.E. Agranovskii. Nanoparticles in ambient air. Measurement methods nanometrology. Measurement Techniques. June 2011.Vol. 54. Issue 3. ■
^ 5нм. Возможно, в первое ■лючение такие частицы не,спели образоваться.
' для подбора оптимального режима работы очистителя пла- нируется продолжить эксперименты, варьировать конструкционные параметры. Но уже можно с уверенностью сказать, что неоднородное электрическое поле, создаваемое цилиндрическим конденсатором, в контролируемом объеме резко снижает концентрацию аэрозольных частиц, в том числе нанометрового диапазона. Этот эффект, по мнению авторов, можно использовать для создания устройств очистки техногенных аэрозолей.
На основании изложенного выше можно сделать следующие выводы.
Результаты экспериментов подтвердили высокую эффективность применения неоднородного электрического поля для очистки воздуха от аэрозольных частиц. При включении цилиндрического конденсатора воздух в пространстве между заряженной поверхностью и заземленной сеткой очищается практически от частиц всех размеров, включая нанометровый размер. Из очищаемого воздуха при воздействии созданного электрического поля в течение 10—15 мин исчезают практически все частицы размером более 15 нм, а массовая концентрация частиц уменьшается в 500 — 1000 раз.
Применение неоднородного электрического поля для сепарации аэрозольных частиц из газа является эффективным методом в реализации, в аспекте малого потребления энергии. Так, в представленных экспериментах значения потребляемого тока были крайне малы (меньше нижнего предела измерения).
Метод является перспективным также благодаря относи
тельной простоте конструкции. Кроме того, в этом методе заложены потенциальные воз можности совершенствования: уменьшение зазора между поверхностью трубки и заземленной сеткой, увеличение времени нахождения очищаемого потока в электрическом поле, подбор оптимального режима заряжания поверхности, способов сбора и вывода аэрозольных частиц из пространства.
Трихограмма: разведение, способы применения. Виды трихограммы,
Энтомофаги гороховой тли, люцернового клопа.
Вопросы к модулю 1
Энтомофаги таковых глей,
Энтомофа! и клопа черепашки: фа пт. геленомнны. многоидные виды
Энтомофаги жука Кульки.
Энтомофаги озимой совки: баихус серповидный, амблитслесы, истели (XI га с, пелстнерия, траурница бурая, апантелес скученный.
Энтомофаги серой зерновой совки: менискус, панискус, диадегм- изомера, таурнипа перевязанная.
Энтомофаги гессснки: платигастер, меризус, трихацис, оуптеромштус
Энтомофаги шведки: трихомалус, роптромерис, спалангия.
Паразиты злаковых глей, виды и их биологические особенности.
Энтомофаг обыкновенного хлебного пилильщика: коллирия.
Энтомофаги пьявицы.
Энтомофаги пшеничного трипса.
Энтомофаги гороховой зерновки: ускана, динармус, эупелмус.
Энтомофаги долгоносиков: пигостолус, спинтерус, батиплектес.
Рода жужелиц, доминирующих в люцерновом агроценозе.
Факторы, определяющие эффективность энтомофагов.
Пути повышения эффективности энтомофагов.
Энтомофаги колорадского жука: периллус, подизус, дорифорофага, эдовум Паттлера.
Энтомофаги свекловичных тлей (листовой и корневой).
Энтомофаг свекловичного долгоносика: ценокрепис.
Энтомофаги свекловичной мухи: опиус блестящий, алеохара.
Энтомофаг свекловичной щитоноски тетрастихус.
Виды кокцинеллид, наиболее эффективные против глей. Их биологические особенности.
Вопросы к модулю II
Видовой состав энтомофагов вредителей крестоцветных культур: капустной тли, капустной моли, капустной совки, белянок, капустных мух.
Роль естественных энтомофагов (алеохара, апантелес, птеромалюс, эрнестия и др.) в снижении численности вредителей капусты. Возможности массового разведения жука алеохары.
Энтомофаги и акарифаги вредителей овощных культур в защищенном грунте и особенности их применения способом сезонной колонизации.
Фитосейулюс. Его использование в борьбе с паутинным клещом в
теплицах.
Афидофаги (златоглазки, гадлица яфиднмн ш, 'ирфидм, афидиидм), Их "мгмененне в защищенномгрунте.
Бадсуюгигческая борьба с оранжерейной биЛОКрШШой,
Акарифаги плодовых клещей.
Эапромофаги
медяниц и тлей. Хищные 1Ш(ШМ и кокпиивллидм
Гфвоиомитус
и трихнитес * специфические пари ним
медян ии.
1\тафидиид в изменении численносш тлей на плодовых I* / лмурая. Афеяинус. Особенности его расселении и применении и борьбе е ушш тлей.
Видовой состав энтомофагов ЛОШШЩЩГО йО К.
Энтпомофаги яблонной, восточной и о ЛИВ СМОЙ плодожорок.
Трмхограмма. Особенности •экологии, МИОООВОГО рнтведения и применения против плодожорок.
Паразиты гусениц и куколок плодожорок,
Агениаепис и нитобия - энтомофаги нб ДОГМОЙ и плодовых молей, Яйлееды ооэнциртуси анастатус. Их роль и снижении численности дольчатого и непарного шелкопрядов,иштогутки,
Паразиты гусениц и куколок листогрытущих чсшускрыпых вредителей Iапдигтелесы. метеорус, фороцера и другие).
^ншники листогрызутцих чешуекрылых вредителей на плодовых
L *крайнесложно. С помощью ме-
Крукту- годапотенциала его можно по-щюселе- пытатьсяоценить или как мини-ьтисти-мум учесть при построении ти-'с чис- пологий.
потоки, "съедание и деградациюрекреационных дон п межселен- ны.х пространствах, наконец,трансграничное загрязнениев пределахагломераций — учесть
V расстоя- Ъстояния
Шла, но ререн- щонов
Типы городов Как видно из формулы, ин-
ый ха- тегральныйпотенциал каждогоения- городасостоит из двух частей:уются "собственной"(индекс АВ) илвает "наведенной" отдругих городовходят—потенциалполя. Это позволялось:-ет выделить тритипа городов.рек), Первый тип— города с домини-1000 рованиемсобственных фактороввек, загрязнения; второйте, у ко-b 3 торых "наведенное"слагаемое(г. больше; третий тип— города спримерно равнымвкладом. Они,ть как правило,располагаются нам границах влиянияагломераций.
- Соотношение собственного и г "наведенного" потенциала загрязнения демонстрирует существенные различия между разными репюнами страны, связанные с уровнем развития урбанизацией-умышленность России, март 2014 г.
Vi
«Д««ИЙР*
•ДуМЯК**
#
«одоном “ ярдало
„ •Дорогову*
Y СМОЛЕНСК
•Ельня
•Почило» ■ . \'
\ Солс Домок»
/ •Дооногоро»
•Рослявль
су»»'
Щ ШИ»
•КИИ
#Ьм|й
•Подиною
•Жиодро
•ЖучоодоД*™0*®
•Ммцмм
Плавя
■Ефраю
Шм
3
•Киров
• Чеками Щм
КожИвС* В ^В ЩШЩШ
г' *смйг°
Мглии «бРЯНСК
I
* \ ■ *к«ррчю
•уиоча
*Почвп
Клоицц
ибко Ь
Стородуб
•Трубчвая
•Днитрокх-Орлокпй
•МалоаркаигеяНЬвны
•Сия
Рис. 2. Поле потенциалов антропогенного воздействия городов Центрального экономического района
ных процессов (см. таблицу). Они минимальны в ресурсодобывающих регионах — в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке, к которым примыкают Западная Сибирь и Европейский Север. Там для подавляющего большинства городов потенциал загрязнения на три четверти обусловлен собственными источниками. Сравнительно понижен "собственный" потенциал лишь у некоторых городов в составе Красноярской и Иркутско- Ангарской агломераций.
Иная ситуация в регионах Европейского Центра, входящих в зону влияния Московской агломерации. Процессы деиндустриализации, интенсивного развития маятниковых миграций, выноса селитебных, коммунально-складских и подчас производственных функций за пределы крупных городов, роста третичного сектора в экономике и, конечно, влияние Москвы обусловливают преобладание в структуре потенциала "на
веденного" воздействия (мода распределения в интервале 45 — 50 %). Максимальные же значения характерны для городов периферийной зоны Центра (Костромская, Смоленская, Тульская области) с преимущественно индустриальной структурой экономики.
В остальных экономических районах преобладают промежуточные типы. Более монолитен Центрально-Черноземный район, в котором агломерационные процессы носят более локальный характер. Малые и средние города здесь в дореволюционный период традиционно развивались как центры обслуживания, и лишь в советский период появились крупные индустриальные центры, зона влияния которых относительно не велика.
Наиболее сбалансировано и близко к нормальному распределение городов по доле "собственного" потенциала загрязнения в Поволжье и на Северном Кавказе, где наличие крупных урбани
зированных зон и агломераций сочетается с обширными рураль- ными (сельскими) пространствами и обширной периферией. Сказывается и влияние местных этнокультурных традиций в расселении.
Конфигурация и степень слитности ареаюв сповышенным уровнем потенциала загрязнения для разных экономических районов также заметно отличаются. Максимальное сгущение достигается в Московском регионе, где не так высок уровень АВ, как сильно взаимовлияние поля в самой плотной и развитой агломерации страны (рис. 2). Для сравнения на порядок более слабая зона влияния г. Санкт-Петербурга с большим числом "нейду стри ал ьных" пригородов.
Форма ареалов повышенной концентрациизависит не только от расстояния между источниками, но и от внутреннего индекса самого города. Например, воздействие в столичном регионе не
|| И14 И
тсн ii n Ptmiit .... nfЦТУУШЮГС1 и у%шd-
_
-v
-
tfiSg
&д‘
&
ЯМ|^НВ|НВ .. _ ч
v
|В4_У
|Ц. -р? A
9
“Я? Щ
•
. «ниммя ctpittrvl
■д-.^ ГК1^1ЙОГ0
ТИГИ ос*
__ятдм
путем уж$НШСНШ
жоло- -*■>^1*'
чой ситуаюш ЯВЯЛСТСЯ МО-
пниаиия
промышленности и
ЖКХ
Но это, как правило,
кттгные
города, которые опре-
jc
тнкп
ситуацию в своих смете- мич расселения,
“залают тон"
характеру
и стандартам природопользования.
В
них модернизация
начинается в первую
очередь.
Города
второго типа — как
правило,
спутники, которые
предоставляют
свои
средовые ресурсы
для расселения
и рекреации.
Они находятся в рисковой
зоне. И
им
важно
не только нарастить
экономический
потенциал,
но и сохранить
характеристики
среды.
Для них основной
стратегией
решения экологических
проблем
должна стать
первостепенная
модернизация
(или даже
закрытие)
источников с
обширными ареалами
загрязнения.
Среди городов третьего типа, с примерно равным вкладом
11р внешних и внутренних факто
ров,
немало моноюродов, испытывающих в
настоящее время
сложности.
И влияние крупного соседа и собственные
не очень качественные промышленные
активы и жилищно-коммунальная
инфраструктура — все это способствует
ухудшению ситуации.
На
региональном уровне взаимовлияние
городов и агломерационный эффект
привадят к тому, что в развитых
регионах усиливается суммарное
воздействие, наведенное от других
городов, создавая синергетический
эффект. Напротив, в слаборазвитых
регионах важнейшим является экологическое
воздействие самого города. Если это
воздействие интенсивное, но окружено
относительно чистыми территория-
зш^значительно лревышающн- I ареала
загрязнения
ЩШШ,
это несколько ком-
Тввм
портов с рюмимым уровням лл
Рис.
4. Структуре интегрального ЯНЯМС!
WffpWWIlitlQfP •оадейслям гк>
группам троим резногоfptmm
АВ
Литература
1. Битюкова В.Р. Эволюция Региональной структуры экологической см- туашш в Россия I990-2D0X гг. Часть I. Методика комплексной оценки экологической ситуации / Экология и промышленность России 2010. Сентябрь.