Основные компоненты выбросов

Это: твёрдые взвешенные частицы (ТВЧ) – пыль - до 2,3 млн т/год, диоксид серы - до 5,2 млн т/год, оксид углерода – до 3,7 млн т/год, оксиды азота – до 1,5 млн т/год, углеводороды – до 1,2 млн т/год.

Основные промышленные источники згрязнений воздушного бассейна РФ считаются: тепловые электростанции (29%), предприятия чёрной металлургии (24%), нефтехимии (15,5%), цветной металлургии (10,5%), стройматериалов (8,1%) и химии (1,3%).

Основные промышленные источники загрязнений воздушного бассейна

в г.Кирове и Кировской области

В г.Кирове наиболее загрязнены: ул Хлыновская (СО – 1,2 ПДК, фенол 2,1 ПДК), ул.Мира (NO₂ и NO – 1,3 ПДК) и ул Попова (бензпирен – 3,2 ПДК, формальдегид 1,6 ПДК).

Залповый выброс в атмосферу в Кировской области за год составил 206.7 тыс.т. ЗВ – 239,6 тыс.т. В том числе из стационарных источников 149,0 тыс.т. (53,2%) и передвижных (автотранспорт) – 57,7 тыст.(46,8%).

Состав выбросов: твёрдых ЗВ – 42,64 тыс.т, газообразных и жидких ЗВ – 164,1 тыс.т (диоксида серы-43,21 тыс.т, оксида углерода-74,86 тыс.т, оксидов азота-27,28 тыс.т, углеводородов 11,03% тыс.т).

Основной вклад в выбросы от стационарных источников вносят: предприятия энергетического комплекса, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Основные загрязнители воздуха: ТЭЦ-5 (9,0 тыс.т/год), ТЭЦ-4 (13 тыс.т/год), К-Ч химкомбинат 9,6 тыс.т/год), ТЭЦ-3 4,3 тыс.т/год), Омутнинский металлургический завод (3,5 тыс.т/год), ОАО «Полеко» пос.Демьяново (1,2 тыс.т/год), Лузский лесопромышленный комбинат (до 1 тыс.т/год), Нововятский лыжный комбинат (0,5 тыс.т/год), Шинный завод – меньше 0,5 тыс.т/год.

Защита атмосферы от промышленных загрязнений

Атмосферные мероприятия подразделяются на пассивные и активные.

Пассивные включают: создание санитарно-защитных зон, увеличение высоты трубы, прекращение строительства промышленных объектов в жилой зоне, недопущение строительства новых объектов без экологической экспертизы; формирование экологического сознания всего населения и прежде всего руководителей предприятий, внедрение платы за загрязнение и использование природных ресурсов и другие.

Активные включают: нормирование выбросов, совершенствование технологических процессов, очистка выбросов, централизация теплоснабжения

Современная практика охраны воздушного бассейна включает экологизацию технологических процессов. Это направление можно считать наиболее эффективным в системе мер по охране воздушного бассейна от загрязнения ВВ. К нему относится создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, которые исключают или существенно снижают попадание в воздух ВВ.

Защита атмосферного воздуха от химических загрязнений и пыли осуществляется применением технологии улавливания дисперсных частиц, фильтрации и чистки отходящих газовых выбросов, использованием их в качестве сырья для других производств. При этом создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, которые исключают или существенно снижают попадание в воздух вредных веществ. Это направление можно считать наиболее эффективным.

До настоящего времени основным средством предотвращения вредных выбросов является разработка и внедрение эффективных систем очистки газов. При этом под очисткой газа понимают отделение газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника. С этой целью применяют газопылеулавливающие аппараты. Основным технико-экономическими показателями газопылеулавливающих аппаратов являются: производительность (пропускная способность Q (м³/час,м/с), аэродинамическое сопротивление - дельта Р, общий коэффициент очитки (г/м³, мг/м³).

Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов от различных аэрозольных примесей

Методы очистка от пыли – сухие, мокрые и электрические методы очистки.

Сухие методы: пылеосадительные камеры; пылеуловители - инерционные, динамические, вихревые; цмклоны; фильтры – волокнистые, тканевые, зернистые, керамические).

Мокрые методы: газопромыватели – полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, механические, скоростные.

Электрические методы очистки:– сухие электрофильтры, мокрые электрофильтры.

Очитка от туманов и брызг – электрические методы очистки, сухие и мокрые электрофильтры.

В основе работы аппаратов сухой очистки лежат механизмы осаждения взвешенных частиц гравитационные, инерционные, центробежные, а также фильтрационные механизмы.

В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запылённых газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на плёнку жидкости.

В электрофильтрах отделение зяряжённых частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.

В пылеосадительных камерах принцип улавливания основан на отделении частиц пыли от воздушного потока за счёт сил тяжести, инерции или центробежных сил, когда скорость движения воздуха в камере значительно уменьшается за счёт увеличения поперечного сечения камеры по сравнению с поперечным сечением воздуховода. По конструкции является весьма простым устройством. Используются для очистки от крупных частиц пыли и применяются в основном для предварительной очистки воздуха. Эффективность улавливания зависит от времени пребывания газов в камере и расстояния, проходимого частицами под действием гравитационных сил.

Наиболее распространены конструкции инерционных пылеуловителей, к которым относятся и жалюзийные пылеуловители.

Широко распространёнными в промышленности пылеуловителями являются циклоны. Газ вращается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движется снизу вверх. Частицы пыли отбрасываются центробежной силой к стенке. Обычно центробежное ускорение в циклонах в несколько сот, а то и в тысячу раз больше ускорения сил тяжести, поэтому даже весьма мелкие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, а движутся к стенке. При больших расходах очищаемых газов используют групповые циклоны, что позволяет увеличивать диаметр циклона и его эффективность. Батарейные циклоны – объединение большого числа малых циклонов в группу (мультициклоны).

Очистка газов от пыли в динамических пылеуловителях осуществляется за счёт центробежных сил и сил Кориолиса, возникающих при вращении рабочего колеса тягового устройства. Наиболее распространённым является дымосос-пылеуловитель ДП для улавливания частиц пыли размером более 15 мкм.

Основным отличием вихревых пылеуловителей от циклонов является наличие вспомогательного устройства, закручивающего газовый поток. Кроме того, для очистки газов от ЗВ применяют батарейные установки вихревых пылеуловителей.

Очистка газов в фильтрах

В основе работы пористых фильтров лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, в ходе которого твёрдые частицы задерживаются, а газ полностью проходит сквозь неё.

Фильтрующие перегородки состоят из волокнистых или зернистых элементов и условно подразделяются на следующие типы:

1. гибкие пористые перегородки из природных, синтетических или минеральных волокон, нетканные волокнистые материалы – войлоки, иглопробивные материалы, бумага, картон; ячеистые листы – пенополиуретан, ячеистая резина);

2. полужёсткие пористые перегородки (слои волокон, стружка, вязаные сетки);

3. жесткие пористые перегородки (зернистые материалы – пористая керамика или пластмасса, спечённые или спрессованные порошки металлов, пористые стёкла, волокнистые материалы из стеклянных или металлических волокон, металлические сетки и перфорированные листы).

В зависимости от назначения, а также величины входной и выходной концентрации загрязнений фильтры условно разделяют:

1. фильтры тонкой очистки с эффективность более 99% и применяются для улавливания особо токсичных ВВ с низкой входной концентрацией (менее 1 мг/м³). Они не подвергаются регенерации.

2. воздушные фильтры – используют в системах приточной вентиляции для очистки газов с концентрацией до 60 г/м³. Используются как регенерирующие, так и не регенерирующие фильтры.

Очистка газов в мокрых пылеуловителях

Достоинства: более высокая эффективность улавливания взвешенных частиц, улавливание мелких частиц размером до 0,1 мкм, возможность очистки газа при высокой температуре, при опасности возгорания или взрыва, возможность наряду с пылью улавливать парообразные и газообразные компоненты и др.

Недостатки: выделение уловленной пыли в виде шлама, возможность уноса капель жидкости и осаждения их с пылью в газоходах, необходимость защиты аппаратуры и коммуникаций антикоррозийными материалами в случае очистки агрессивных газов.

В качестве орошающей жидкости чаще всего используется вода.

В зависимости от характера поверхности контакта фаз или по способу действия разделяют на: полые газопромыватели, насадочные скрубберы, тарельчатые, с подвижной насадкой, ударно-инерционного действия, центробежного действия, механические, скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури и эжекторные скрубберы).

Электрическая очистка газов

Наиболее совершенными и универсальными аппаратами для очистки выбросов от взвешенных частиц являются электрические фильтры. В них очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. Установки состоят из двух частей: агрегатов питания и собственно электрофильтра. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц: ионы адсорбируются на поверхности пылинок и пылинки под действием электрического поля высокого напряжения перемещаются к заземлённым осадительным электродам, осаждаются на них. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются «постукиванием» и собираются (удаляются) в бункере.

Электрофильтры очищают большие объёмы газов от пыли с частицами размером 0,01…1000 мкм при температуре газов до 450^оС.

Пылеулавливающее оборудование предприятий стройиндустрии: циклоны или рукавные фильтры, электрофильтры, механические сепараторы, двухступенчатая очистка – циклон и мокрый скруббер.

Улавливание газообразных примесей

Многие промышленные газы содержат вредные газообразные выбросы в виде оксидов серы, оксидов азота, сероводорода и другие. Улавливание газообразных примесей предусматривает санитарную очистку газов и использование улавливаемых компонентов для получения удобрений, кислот, серы и других ценных химических продуктов.

В целях очистки выбросов применяют методы хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического окисления.

Хемосорбция основана на поглощении газа жидкими поглотителями с образованием малолетучих химических соединений. Большинство реакций являются экзотермическими и обратимыми. Поэтому при последующем повышении температуры раствора образовавшееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Так, для очистки выбросов от диоксида серы применяется аммиачно-циклический метод. Он основан на обратимой реакции: (NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O ↔ 2NH₄HSO₃ + Q в специальных аппаратах абсорберах. В этих аппаратах абсорбция может быть осуществлена противоточно, т.е. газ и жидкость движутся в противоположных направлениях,

либо прямоточно, когда оба потока имеют одинаковое направление.

При температуре 30-35^оС эта реакция протекает слева направо, а при кипячении раствора – в обратном направлении. Сначала выбросные газы пропускают через раствор: (NH₄)₂SO₃, нагревают, при этом выделяется концентрированный SO₂. После охлаждения раствор (NH₄)₂SO₃ снова поступает на улавливание SO₂ . Метод позволяет получать сжиженный 100%-ный SO₂, являющийся сырьём для получения серной кислоты.

Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов выбросов в менее вредные или безвредные вещества в присутствии катализаторов. Хорошо известен жидкофазный каталитический метод окисления диоксида серы, где в качестве катализатора используются соли железа Fe²⁺ или марганца Mn²⁺. При этом орошающий раствор поглощает из газа SO₂. Образующаяся 20% серная кислота может быть использована в сельском хозяйстве как мелиорант солонцов садового засоления.

Термический метод предусматривает высокотемпературное сжигание вредных примесей, которые содержатся в технологических выбросах. Его применяют для удаления углеводородов, монооксида углерода и др.

Сокращение выбросов автотранспорта

На долю автотранспорта в настоящее время приходится более половины всех загрязняющих веществ. В состав отработанных выхлопных газов входят около двухсот различных веществ: монооксид углерода, оксиды азота, аэрозоли свинца, полициклические ароматические углеводороды, включая бензпирен. Для снижения выбросов ЗВ и ослабления их негативного действия на качество среды обитания в городах используют градостроительные мероприятия, контроль выброса токсичных веществ, изменение состава топлива, использование энергии торможения, перевод автомобилей на сжиженный газ, нейтрализацию выхлопных газов, совершенствование двигателей внутреннего сгорания, альтернативное топливо, электро- и солнечные автомобили

Государственные контроль за охраной атмосферного воздуха

Осуществляют Минприроды России и его территориальные органы, в задачи которых входит: обеспечение соблюдения условий, установленных разрешениями на выбросы ЗВ в атмосферу, стандартов, нормативов, правил и иных требований охраны атмосферного воздуха, соблюдение санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарное источники выбросов вредных выбросов в атмосферный воздух, выполнение федеральных и региональных программ охраны атмосферного воздуха, а также соответствующих программ субъектов РФ, выполнение иных требований законодательства РФ в области охраны атмосферного воздуха.