Охрана воздушного бассейна от выбросов промышленных предприятий

В результате переработки минерального сырья и получения энергии в атмосферу поступает большое количество веществ - окислов S,N₂ СО и СО₂, соединений F, Pb, As, Se, В, пестицидов, H₂S, C₂S, ор­ганических продуктов, радиоактивных веществ и т.д. Характер посту­пающих в атмосферу отходов и их количество связаны с промышлен­ными технологиями и перерабатываемым сырьем. Попадание токсич­ных и нетоксичных веществ в водоемы и атмосферу вызывает отрица­тельные последствия- изменение климата, нарушение круговорота ве­ществ в биосфере, увеличение заболеваемости населения, деградацию фауны и флоры. Выбросы в атмосферу основных производственных загрязнителей достигли десятков миллионов т. в год, наблюдается тен­денция к еще большему их увеличению. Например, с начала индуст­риализации содержание СО₂ возросло с 616 млрд. т до 702 млрд.т на 11-12 % с 1860 по 1974 г.; по прогнозам к началу 21 века оно увеличит­ся на 25%, к 2050 г. - на 100%. По мнению ученых, накопление СО₂ в атмосфере может вызвать повышение температуры нижних слоев увеличение количества осадков, что является результатом поглощения и отражения молекулами СО₂ инфракрасных лучей. Из­вестно, что вещества, попадающие в атмосферу и ранее считавшиеся безвредными оказывают существенное влияние на нарушение есте­ственного баланса в атмосфере.

Например, фреоны (или хлорметаны), использующиеся в ка­честве пропеллянта при аэрозольных обработках в холодильниках, в установках для кондиционирования воздуха (мировое производство - 1 млн. т/год) в обычных условиях являются инертными. Однако, попадая в верхние слои атмосферы (под действием ультрафиолетовой радиа­ции) они разрушаются с образованием свободного радикала атома CI, который взаимодействует с мол. Оз. Уменьшение содержания свобод­ного О₃, являющегося как бы щитом, который предохраняет Землю от ультрафиолетовой радиации, приведет к увеличению ее потока на поверхность Земли. Известно, отрицательное воздействие оксидов N₂ и S на животный и растительный мир. Согласно расчетам сумма годо­вых выбросов SO₂ в атмосферу в 1975 г. составила 32 10⁶ т. По про­гнозам к 2000 г. этот показатель возрастет в 2-5 раз.

Наличие в атмосферном воздухе бензола, толуола, ксилола и др. углеводородов приводит к патологическим изменениям в крови чело­века и др. живых организмов. В эпоху индустриализации особен­ностью загрязнения атмосферы является поступление веществ, не ха­рактерных для естественных природных процессов: это Hg, As, F, Se, В, Cd и др. Исследования, проводимые в Национальном онкологи­ческом институте США, показывают, что от 60 до 90 % случаев забо­левания раком связывают с экологическими факторами, особенно с за­грязнением воздуха.

Проблема защиты атмосферы от производственных загрязне­ний решается в 2-ух направлениях:

1) разработка методов и аппаратуры для очистки газовых выбро­сов;

2) создание процессов, полностью исключающих или сводящих к минимуму образование и попадание в атмосферу вредных веществ.

1-ое направление предусматривает оснащение действующих и строящихся предприятий необходимым газоочистным оборудованием, которое обеспечивает снижение загрязнения атмосферы вредными ве­ществами до установленных уровней. 2-ое направление предполагает коренную перестройку большинства традиционных технологий полу­чения продукции и энергии.

Выбор метода очистки и необходимого оборудования определяется физико-химическими параметрами улавливаемых продуктов, их концентрациями в газовом потоке, расходом газа, требованиями к сте­пени очистки. Различают 2 основных метода очистки:

1) механическую очистку от взвешенных веществ с использова­нием для этой цели циклонов, электрофильтров, тканевых фильтров и абсорберов.

2) химическую очистку методами абсорбции, хемосорб­ции, термического и термокаталитического сжигания.

В промышленности зачастую эксплуатируются газоочистные си­стемы, в которых применяются одновременно механические и химиче­ские методы очистки. Основным критерием выбора метода очистки и оборудования является эффективность очистки. Задача заключается в достижении максимальной эффективности очистки при минимальных затратах на оборудование и эксплуатацию. Анализ опыта работы раз­личных систем очистки промышленных газов показывает, что любой метод очистки, а также оборудование имеют определенные недостатки.

Например, термическое и термокаталитическое сжигание вред­ных компонентов связано с расходованием топлива; кроме того, ис­ключается возможность их применения для обезвреживания неоргани­ческих соединений. Один из самых универсальных методов очистки га­зов- абсорбция связана с образованием сточных вод, регенерация ко­торых дорого обходится. Тканевые фильтры - эффективные пылеуло­вители, нельзя применять при t > 400 °С и при очистке больших объе­мов газов применяется оборудование крупных размеров. Циклоны улавливают взвешенные частицы только размером >3-5 мкм, а элек­трофильтры - более >0,1 мкм. Поэтому на практике при выборе си­стемы очистки газов необходимо учитывать особенности методов очистки и оборудования.

Существующее разделение способов сокращения выбросов в атмосферу на технологические и очистные условно, т.к. часто методы улавливания компонентов из газовых потоков и получение из них про­дукции есть неотъемлемая часть технологических схем. Например, в технологии приготовления H2SO₄ кислоты одной из основных опера­ций является абсорбция SO3 ангидрида. В состав производств мине­ральных удобрений и Al входят цехи по улавливанию и утилизации газообразных фторидов в виде различных соединений: AlF₃, криолита, HF, фторидов и бифторидов щелочных и щелочноземельных металлов и т.п. Из промышленных отраслей народного хозяйства основными источниками загрязнения атмосферы является энергетика, нефтехими­ческая и нефтеперерабатывающая промышленность, черная и цветная металлургия и химическая промышленность.

Энергетика

Производство электрической и тепловой энергии на ТЭС, осно­ванное на сжигании органических топлив, приводит к значительному загрязнению окружающей среды и особенно атмосферного воздуха. Улавливать и регенерировать продукты сжигания топлив, термодинамически бессмысленно. В виде тепла рассеивается большая часть энер­гии при ее производстве и значительная часть при ее распределении и потреблении. В этом состоит принципиальная особенность производ­ства энергии на ТЭС и этим предопределяется сложность и уникаль­ные масштабы задач по охране окружающей среды.

Дата добавления: 2014-12-10