Тема 13 Определение теплозащитных качеств ограждающих конструкции

Тема 12 Цель и задачи теплотехнических обследований

Вопрос 32

Вопрос 31

Править]Экологические и экономические последствия

Править]Химические реакции

Править]История термина

Вопрос 30

Вопрос 29

Вопрос 28

Править]Благородные газы

Править]Углекислый газ

Править]Кислород

Править]Азот

Править]Термопауза

Править]Термосфера

Править]Граница атмосферы Земли

Править]Линия Кармана

Править]Мезопауза

Править]Мезосфера

Править]Стратопауза

Править]Стратосфера

Править]Тропопауза

Править]Тропосфера

Править]Строение атмосферы

Вопрос 27

Классификация чрезвычайных ситуаций по происхождению

Классификация чрезвычайных ситуаций по темпу развития

Классификация чрезвычайных ситуаций по масштабу распространения

Вопрос 26

Вопрос 25

Вопрос 24

Государственный экологический контроль осуществляют органы представительной и исполнительной власти общей компетенции всех уровней, а также специально уполномоченные органы Российской Федерации в области охраны окружающей среды.

Должностные лица и специалисты центрального аппарата и территориальных органов Министерства природных ресурсов Российской Федерации и Гостехнадзора являющиеся правопреемниками упраздненного Госкомэкологии вправе:

беспрепятственно посещать объединения, предприятия и организации;

требовать предоставления информации, касающейся природоохранной деятельности;

знакомиться с документами, отражающими природоохранную деятельность;

проводить проверки соблюдения норм и правил природоохранного законодательства, в том числе проверять соблюдение правил эксплуатации газоочистных, водоочистных и пылеулавливающих установок, других очистных сооружений, оснащенность ими предприятий, организацию учета выбросов и сбросов загрязняющих веществ;

вносить обязательные для исполнения предписания и другие акты, направленные на устранение выявленных нарушений законодательства об охране окружающей природной среды;

ограничивать, приостанавливать или запрещать выбросы и сбросы загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты, вплоть до прекращения деятельности предприятий, цехов, участков и агрегатов;

налагать запреты на строительство, реконструкцию или расширение объектов промышленного или иного назначения, когда нарушаются нормы и правила охраны окружающей природной среды;

приостанавливать или запрещать эксплуатацию передвижных источников загрязнения атмосферного воздуха, у которых содержание вредных веществ в выбросах превышает установленные нормативы;

аннулировать или давать предписания об аннулировании лицензий (разрешений) на пользование отдельными видами природных ресурсов при нарушении условий, установленных в них;

предъявлять иски в суды и арбитражные суды о взыскании средств в возмещение ущерба, причиненного загрязнением окружающей среды;

привлекать лиц, нарушивших природоохранное законодательство, к административной ответственности;

ставить вопрос перед руководителями предприятий и других органов о привлечении к дисциплинарной и материальной ответственности лиц, допустивших нарушение правил и норм по охране окружающей среды;

направлять материалы, содержащие признаки преступлений, в органы прокуратуры или Министерства внутренних дел Российской Федерации для решения вопроса о возбуждении уголовного дела.

Указанные лица также вправе отбирать пробы из сбросов и выбросов, а также пробы воды, воздуха и других сред на анализ, проводить проверку работоспособности очистного оборудования и средств контроля, производить другого рода замеры и расчеты.

Органы Министерства природных ресурсов РФ кроме вышеуказанного вправе также прекращать, приостанавливать или ограничивать пользование недрами в случаях нарушения правил геологического изучения, использования и охраны недр.

Схожими полномочиями по существу обладают должностные лица и специалисты других специально уполномоченных органов в области охраны окружающей природной среды с учетом профиля их деятельности, рамок подведомственного им пространства, природных ресурсов, находящихся в их ведении.

Так, государственные санитарные врачи вправе приостанавливать или запрещать эксплуатацию действующих производственных объектов промышленности, транспорта, сельского хозяйства и других впредь до проведения необходимых санитарных и противоэпидемических мероприятий; лишать предприятия, учреждения и организации санитарных паспортов при несоблюдении санитарных норм и правил радиационной безопасности.

Ветеринарные врачи вправе приостанавливать или запрещать до проведения необходимых мероприятий и устранения имеющихся нарушений производство, хранение, перевозку и реализацию продуктов животноводства.

В законодательстве закреплена обязательность решений органов экологического контроля для всех министерств, ведомств, предприятий, учреждений, организаций, должностных лиц и граждан. На основании этих решений соответствующие банковские учреждения обязаны прекращать финансирование запрещенной деятельности до отмены решения о ее запрете органом государственного экологического контроля.

Контрольные функции госорганов общей компетенции

В соответствии со ст. 3 Федерального конституционного закона «О Конституционном Суде Российской Федерации» этот суд в порядке контроля рассматривает дела о соответствии федеральных законов, актов Президента и Правительства Российской Федерации, конституций, уставов и иных актов субъектов Федерации (в том числе и по вопросам природопользования и охраны окружающей среды), Конституции Российской Федерации.

В свою очередь, конституционные суды республик разрешают подобные дела на республиканском уровне.

Верховный Суд Российской Федерации, верховные суды республик в составе России, краевые, областные, городские, автономных образований, районные и иные суды:

рассматривают исковые заявления физических и юридических лиц о возмещении вреда (ущерба), причиненного нарушениями законодательства об охране окружающей природной среды;

рассматривают уголовные дела, в том числе и об экологических преступлениях, выявляемых органами экологического контроля.

Высший арбитражный суд Российской Федерации, федеральные арбитражные суды округов, арбитражные суды республик, краев, областей, городов, автономной области, автономных округов в соответствии с Федеральным конституционным законом «Об арбитражных судах в Российской Федерации» разрешают споры между юридическими лицами, связанные с причинением вреда в результате нарушений законодательства об охране окружающей природной среды (в том числе по данным экологического контроля).

На органы прокуратуры Конституцией Российской Федерации и Законом «О прокуратуре Российской Федерации» возложено осуществление надзора за исполнением российского законодательства, включая и экологическое законодательство, являющееся его составной частью.

Этот надзор, осуществляемый, в основном, природоохранными прокуратурами, распространяется на все органы, включая и органы экологического контроля, за исключением высших представительных и исполнительных органов власти Российской Федерации.

В связи с этим можно говорить о всеобъемлющем надведомственном характере прокурорского надзора, что существенно укрепляет независимые (надведомственные) позиции государственного экологического контроля.

Органы Министерства внутренних дел России в основном через милицию, в рамках предоставленной им компетенции оказывают содействие органам экологического контроля в задержании правонарушителей, изъятии у них запрещенных орудий лова, охоты, незаконно добытого промысла и т. д.; оформляют протоколы (акты) на лиц, совершивших административные правонарушения, возбуждают в пределах подследственности уголовные дела и ведут по ним предварительное следствие.

Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Сточные воды разделяют на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно-бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие.

Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а также органическое загрязнение(химическое потребление кислорода достигает1500-2000мг/л.). объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещён только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме - беспозвоночных - неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л и более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары.

Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде в виде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействие приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так и на организм в целом.

В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов.

В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий.

Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращение её в естественные водоёмы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.

Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ.

В результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нём живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс и даже смерть. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию

Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”. Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоёмов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на: - экономические (потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнения); социальные (эстетический ущерб от деградации ландшафтов); экологические (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).

Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100-кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

Рассмотрим последовательно загрязнение океанов, морей, рек и озер, а также методы очистки сточных вод.

Всю совокупность возможных чрезвычайных ситуаций целесообразно первоначально разделить на конфликтные и бесконфликтные.

К конфликтным, прежде всего, могут быть отнесены военные столкновения, экономические кризисы, экстремистская политическая борьба, социальные взрывы, национальные и религиозные конфликты, терроризм, разгул уголовной преступности, крупномасштабная коррупция и др.

Бесконфликтные чрезвычайные ситуации, в свою очередь, могут быть классифицированы (систематизированы) по значительному числу признаков, описывающих явления с различных сторон их природы и свойств.

Все чрезвычайные ситуации можно классифицировать по трем основным принципам - масштабу распространения, темпу развития и природе происхождения.

При классификации чрезвычайных ситуаций по масштабу распространения следует учитывать не только размеры территории, подвергнувшейся воздействию ЧС, но и ВОЗМОЖНЫЕ ее косвенные последствия. К ним относятся тяжелые нарушения организационных, экономических, социальных и других существенных связей, действующих на значительных расстояниях. Кроме того, принимается во внимание тяжесть последствий, которая и при небольшой площади ЧС может быть огромной и трагичной.

Локальные (частные) чрезвычайные ситуации не выходят территориально и организационно за пределы рабочего места или участка, малого отрезка дороги, усадьбы или квартиры. К локальным относятся чрезвычайные ситуации, в результате которых пострадало не более 10 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности не более 100 человек, либо материальный ущерб составляет не более 1 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Если последствия чрезвычайной ситуации ограничены территорией производственного или иного объекта (т.е. не выходят за пределы санитарно-защитной зоны) и могут быть ликвидированы его силами и ресурсами, то эти ЧС называются объектовыми.

Чрезвычайные ситуации, распространение последствий которых ограничено пределами населенного пункта, города (района), области, края, республики и устраняются их силами и средствами, называются местными. К местным относятся чрезвычайные ситуации, в результате которых пострадало свыше 10, но не более 50 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности свыше 100, но не более 300 человек, либо материальный ущерб составляет свыше 1 тыс., но не более 5 тыс. минимальных размеров оплаты труда.

Региональные чрезвычайные ситуации - такие ЧС, которые распространяются на территорию нескольких областей (краев, республик) или экономический район. Для ликвидации последствий таких ЧС необходимы объединенные усилия этих территорий, а также участие федеральных сил. К региональным относятся ЧС, в результате которых пострадало от 50 до 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности от 500 до 1000 человек, либо материальный ущерб составляет от 0,5 до 5 млн. минимальных размеров оплаты труда.

Национальные (федеральные) чрезвычайные ситуации охватывают обширные территории страны, но не выходят за ее границы. Здесь задействуются силы, средства и ресурсы всего государства. Часто прибегают и к иностранной помощи. К национальным относятся ЧС, в результате которых пострадало свыше 500 человек, либо нарушены условия жизнедеятельности более 1000 человек, либо материальный ущерб составляет более 5 млн. минимальных размеров оплаты труда.

Глобальные (трансграничные) чрезвычайные ситуации выходят за пределы страны и распространяются на другие государства. Их последствия устраняются силами и средствами как пострадавших государств, так и международного сообщества.

Каждому виду чрезвычайных ситуаций свойственна своя скорость распространения опасности, являющаяся важной составляющей интенсивности протекания чрезвычайного события и характеризующая степень внезапности воздействия поражающих факторов. С этой точки зрения такие события можно подразделить на:

· внезапные (взрывы, транспортные аварии, землетрясения и т.д.);

· стремительные (пожары, выброс газообразных сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), гидродинамические аварии с образованием волн прорыва, сель и др.),

· умеренные (выброс радиоактивных веществ, аварии на коммунальных системах, извержения вулканов, половодья и пр.);

· плавные (аварии на очистных сооружениях, засухи, эпидемии, экологические отклонения и т.п.). Плавные (медленные) чрезвычайные ситуации могут длиться многие месяцы и годы, например, последствия антропогенной деятельности в зоне Аральского моря.

В России применяется базовая классификация ЧС, построенная по типам и видам чрезвычайных событий, инициирующих чрезвычайные ситуации. При этом применяется следующая нумерация и терминология.

1. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА

1.1. Транспортные аварии (катастрофы):

· товарных поездов;

· пассажирских поездов;

· речных и морских грузовых судов;

· на магистральных трубопроводах и др.

1.2. Пожары, взрывы, угроза взрывов:

· пожары (взрывы) в зданиях, на коммуникациях и технологическом оборудовании промышленных объектов;

· пожары (взрывы) на транспорте;

· пожары (взрывы) в зданиях и сооружениях жилого, социально - бытового, культурного значения и др.

1.3. Аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ):

· аварии с выбросом (угрозой выброса) ХОВ при их производстве, переработке иди хранении (захоронении);

· утрата источников ХОВ;

· аварии с химическими боеприпасами и др.

1.4. Аварии с выбросом (угрозой выброса) радиоактивных веществ:

· аварии на атомных станциях;

· аварии транспортных средств и космических аппаратов с ядерными установками;

· аварии с ядерными боеприпасами в местах их хранения, эксплуатации или установки;

· утрата радиоактивных источников и др.

1.5. Аварии с выбросом (угрозой выброса) биологически опасных веществ (БОВ):

· аварии с выбросом (угрозой выброса) биологически опасных веществ на предприятиях и в научно-исследовательских учреждениях;

· утрата БОВ и др.

1.6. Внезапное обрушение зданий, сооружений:

· обрушение элементов транспортных коммуникаций;

· обрушение производственных зданий и сооружений;

· обрушение зданий и сооружений жилого, социально - бытового и культурного значения.

1.7. Аварии на электроэнергетических системах:

· аварии на автономных электростанциях с долговременным перерывом электроснабжения всех потребителей;

· выход из строя транспортных электроконтактных сетей и др.

1.8. Аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения:

· аварии в канализационных системах с массовым выбросом загрязняющих веществ;

· аварии на тепловых сетях в холодное время года;

· аварии в системах снабжения населения питьевой водой;

· аварии на коммунальных газопроводах.

1.9. Аварии на очистных сооружениях:

· аварии на очистных сооружениях сточных вод промышленных предприятий с массовым выбросом загрязняющих веществ;

· аварии на очистных сооружениях промышленных газов с массовым выбросом загрязняющих веществ.

1.10. Гидродинамические аварии:

· прорывы плотин (дамб, шлюзов и др.) с образованием волн прорыва и катастрофическим затоплением;

· прорывы плотин с образованием прорывного паводка и др.

2. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ПРИРОДНОГО ХАРАКТЕРА

2.1. Геофизические опасные явления:

· землетрясения;

· извержения вулканов.

2.2. Геологические опасные явления (экзогенные геологические явления):

· оползни;

· сели;

· пыльные бури;

· обвалы, осыпи, курумы, эрозия, склоновый смыв и др.

2.3. Метеорологические и агрометеорологические опасные явления:

· бури (9-11 баллов), ураганы (12-15 баллов), смерчи, торнадо, шквалы, вертикальные вихри;

· крупный град, сильный дождь (ливень), сильный туман;

· сильный снегопад, сильный гололед, сильный мороз, сильная метель, заморозки;

· сильная жара, засуха, суховей.

2.4. Морские гидрологические опасные явления:

· тропические циклоны (тайфуны), цунами, сильное волнение (5 и более баллов), сильное колебание уровня моря;

· ранний ледяной покров, напор льдов, интенсивный дрейф льдов, непроходимый лед;

· отрыв прибрежных льдов и др.

2.5. Гидрологические опасные явления:

· высокие уровни вод (наводнения), половодья;

· заторы и зажоры, низкие уровни вод и др.

2.6. Гидрогеологические опасные явления:

· низкие уровни грунтовых вод;

· высокие уровни грунтовых вод.

2.7. Природные пожары:

· лесные пожары;

· пожары степных и хлебных массивов;

· торфяные пожары, подземные пожары горючих ископаемых.

2.8. Инфекционные заболевания людей:

· единичные случаи экзотических и особо опасных инфекционных заболеваний;

· групповые случаи опасных инфекционных заболеваний и др.

2.9. Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных:

· единичные случаи экзотических и особо опасных инфекционных заболеваний;

· инфекционные заболевания не выявленной этиологии и др.

2.10. Поражения сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями:

· массовое распространение вредителей растений;

· болезни не выявленной этиологии и др.

3. ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА

3.1. Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния суши (почвы, недр, ландшафта):

· катастрофические просадки, оползни, обвалы земной поверхности из-за выработки недр при добыче полезных ископаемых и другой деятельности человека;

· наличие тяжелых металлов (в том числе радионуклидов) и других вредных веществ в почве (грунте) сверх предельно допустимых концентраций;

· интенсивная деградация почв, опустынивание на обширных территориях из-за эрозии, засоления, заболачивания почв и др.;

· кризисные ситуации, связанные с истощением не возобновляемых природных ископаемых;

· критические ситуации, вызванные переполнением хранилищ (свалок) промышленными и бытовыми отходами, загрязнением ими окружающей среды.

3.2. Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состава и свойств атмосферы (воздушной среды):

· резкие изменения погоды или климата в результате антропогенной деятельности;

· превышение ПДК вредных примесей в атмосфере;

· температурные инверсии над городами;

· "кислородный" голод в городах;

· значительное превышение предельно допустимого уровня городского шума;

· образование обширной зоны кислотных осадков;

· разрушение озонового слоя атмосферы;

· значительные изменения прозрачности атмосферы.

3.3. Чрезвычайные ситуации, связанные с изменением состояния гидросферы (водной среды):

· недостаток питьевой воды вследствие истощения водных источников или их загрязнения;

· истощение водных ресурсов, необходимых для организации хозяйственно - бытового водоснабжения и обеспечения технологических процессов;

· нарушение хозяйственной деятельности и экологического равновесия вследствие загрязнения зон внутренних морей и мирового океана.

Обобщённая классификация чрезвычайных ситуаций по происхождению в виде схемы представлена на рис. 10.1.

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ
АНТРОПОГЕННЫЕ		ПРИРОДНЫЕ
· Транспортные аварии · Аварии на промышленных объектах · Водохозяйственные аварии · Аварии на системах жизнеобеспечения · Аварии на взрыво- и пожароопасных объектах · ЧС, связанные с изменением состояния гидросфер		· Геологические опасные явления · Гидрометеорологические и гелиофизические опасные явления · Природные пожары · Особо опасные эпидемии · ЧС, связанные с изменением состояния и свойств атмосферы · ЧС, связанные с изменением состояния животного и растительного мира

Анализируя классификацию чрезвычайных ситуаций по происхождению, следует отметить следующие особенности.

1. На транспорте аварии и катастрофы могут быть различными.

· Во-первых, это авиационные катастрофы, влекущие за собой значительное количество человеческих жертв. Они, как правило, требуют поисковых и аварийно-спасательных работ.

· Во-вторых, аварии и крушения поездов на железнодорожном транспорте, взрывы и проявления агрессивных свойств перевозимых грузов. В этих случаях наблюдаются не только разрушение транспортных средств, гибель и увечья людей, но и загрязнение местности.

· И, наконец, аварии на водных коммуникациях, сопровождающиеся значительными человеческими жертвами и загрязнением акваторий портов и прибрежных территорий нефтепродуктами и сильнодействующими ядовитыми веществами.

2. Аварии на промышленных объектах возможны без загрязнения окружающей природной среды вне санитарно - защитной зоны, но при этом зачастую загрязняются и разрушаются производственные помещения и другие сооружения, находящиеся на территории предприятия.

3. Окружающая природная среда часто загрязняется при авариях с выбросом радиоактивных веществ. К ним относятся:

· аварии на АЭС с разрушением производственных помещений, инженерных сооружений и радиоактивным загрязнением территории за пределами санитарно - защитных зон;

· утечка радиоактивных газов на предприятиях ядерно-топливного цикла;

· аварии на ядерных суднах, падение летательных аппаратов с ядерными энергетическими устройствами на борту с последующим радиоактивным загрязнением местности.

4. Аварии с выбросом химических или бактериологических веществ сопровождаются групповым поражением обслуживающего персонала и населения на прилегающей к объекту территории. Такие аварии требуют проведения дегазационных и других специальных мероприятий на значительной территории.

5. Под водохозяйственными катастрофами имеются в виду затопления, образующиеся в результате разрушения гидротехнических сооружений. К авариям на системах жизнеобеспечения населения относятся аварии на трубопроводах, при которых транспортируемые вещества выбрасываются в окружающую среду, аварии на энергосетях, а также на прочих инженерных сооружениях. Все они, так или иначе, нарушают нормальную жизнедеятельность населения.

6. Особо опасными эпидемиями считаются эпидемии чумы, холеры, оспы, сибирской язвы, желтой лихорадки, СПИДа, а также других болезней, охватывающих значительную часть населения.

7. Эпизоотии (широкое распространение заразных болезней животных) создают чрезвычайные состояния, связанные с изменением животного мира.

8. Эпифитотии (широкое распространение инфекционных болезней растений) создают чрезвычайные состояния, связанные с изменением растительного мира.

Каждая чрезвычайная ситуация характеризуется своеобразием последствий, причиняемых здоровью людей и народному хозяйству. Наиболее тяжкие последствия приносят природные катастрофы и стихийные бедствия. Анализ показывает, что 90% из них приходится на четыре вида: наводнения - 40%,тайфуны - 20%, землетрясения и засуха - по 15%. По числу пострадавших и разрушительному действию, тайфуны и сильные землетрясения (8 и более баллов) сравнимы с ядерными взрывами. Так, например, число жертв при землетрясении в итальянском городе Мессине (1908) составило 120 тыс.человек, в Токио (1923) -143 тыс. человек, в Армении (1988) погибло около25 тыс. и ранено было свыше 18 тыс. человек.

Тревожным набатом прозвучали катастрофы в индийском городе Бхопале (1984)и на Чернобыльской АЭС (1986). Их масштабы вышли за пределы территориально - географических понятий и потребовали пересмотра подходов к экстремальным ситуациям, наносящим большой урон.

В настоящее время на территории Российской Федерации ежегодно происходит примерно 1,5 тыс. крупных чрезвычайных ситуаций. В них страдает более10 тыс. человек, из которых более 1 тыс. погибает. И это без учета самых массовых происшествий - дорожно - транспортных, уносящих ежегодно 30 и более тыс. жизней россиян.

Основная статья: Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Основная статья: Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Основная статья: Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Основная статья: Стратопауза

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Основная статья: Мезосфера

Атмосфера Земли

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Основная статья: Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Основная статья: Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров^[1]. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Основная статья: Термосфера

Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферылежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности — например, в 2008—2009 гг — происходит заметное уменьшение размеров этого слоя^[2].

Основная статья: Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

[править]Экзосфера (сфера рассеяния)

Основная статья: Экзосфера

Атмосферные слои до высоты 120 км

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежён, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разрежёнными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разрежённых пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Образование большого количества азота N₂ обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным кислородом О₂, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также азот N₂ выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и других азотсодержащих соединений. Азот окисляется озоном до NO в верхних слоях атмосферы.

Азот N₂ вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах в малых количествах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могутцианобактерии (сине-зелёные водоросли) и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный симбиоз с бобовыми растениями, т. н. сидератами.

Состав атмосферы начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончании данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьёзные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере, литосфере и биосфере, это событие получило название Кислородная катастрофа.

В течение фанерозоя состав атмосферы и содержание кислорода претерпевали изменения. Они коррелировали прежде всего со скоростью отложения органических осадочных пород. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере, видимо, заметно превышало современный уровень.

Основные статьи: Геохимический цикл углерода, Углекислый газ в атмосфере Земли

Содержание в атмосфере СО₂ зависит от вулканической деятельности и химических процессов в земных оболочках, но более всего — от интенсивности биосинтеза и разложения органики в биосфере Земли. Практически вся текущая биомасса планеты (около 2,4·10¹² тонн[1]) образуется за счет углекислоты, азота и водяного пара, содержащихся в атмосферном воздухе.

Источник инертных газов — аргона, гелия и криптона — вулканические извержения и распад радиоактивных элементов. Земля в целом и атмосфера в частности обеднены инертными газами по сравнению с космосом. Считается, что причина этого заключена в непрерывной утечке газов в межпланетное пространство^{[ источник не указан 346 дней ]}.

Изобретение относится к области химических, физических и физико-химических процессов, реализуемых в аппаратах с аэрацией и перемешиванием жидкой среды, а именно процессов синтеза различных биологических продуктов, процессов переработки отходов различных биологических продуктов, а также процессов очистки сточных вод, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической, нефтехимической промышленностях, а также в сфере экологической защиты окружающей среды от различных отходов. Аппарат содержит корпус с крышкой и днищем, патрубками для подвода и отвода компонентов процесса и теплообменным устройством, устройства для поддержания температуры, рН, концентрации растворенного кислорода, уровня пенообразования, уровня жидкости, устройства для подачи компонентов углеродного и минерального питания, аэрирующего газа, отбора ферментационной среды и пеногашения. В центральной части цилиндрического корпуса выполнено углубление, у стенок которого тангенциально расположены одна или более труб, входы которых сообщены с объемом корпуса, а выходы соединены с побудителями перекачки жидкости. Выходы побудителей жидкости соединены патрубками с входами эжектирующих устройств. Каждое эжектирующее устройство имеет в своем входном сечении более одного конфузора и снабжено патрубком для подачи аэрирующего газа. Выходы эжектирующих устройств, выполненные в виде диффузора, расположены в нижней части поверхности корпуса и направлены тангенциально относительно вертикальной оси корпуса. Технический результат: уменьшение энергозатрат, повышение производительности и выхода микробиологического процесса, создание аппаратов различного объема, в том числе до 100-300 м³ и более. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области химических, физических и физико-химических процессов, реализуемых в аппаратах с аэрацией и перемешиванием жидкой среды, а именно: процессов синтеза различных биологических продуктов, процессов переработки отходов различных производств и переработки полупродуктов, а также процессов очистки сточных вод, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической, нефтехимической промышленностях, а также в сфере экологической защиты окружающей среды от различных отходов.

Известны разнообразные конструкции аппаратов (ферментеры, биореакторы) для проведения процессов аэробной ферментации на различных средах с применением различных микроорганизмов.

Так, в патенте США №3957585 охарактеризован ферментер с центрально расположенным диффузором и находящимся внутри диффузора перемешивающим устройством в виде аэрационной турбины. Ферментер снабжен также трубчатым теплообменником, расположенным в верхней части диффузора, и механическим устройством для пеногашения. Для дополнительной вертикальной циркуляции и лучшего перемешивания аэрационной среды аппарат дополнительно снабжен циркуляционным насосом, обеспечивающим внешний контур циркуляции. Аппарат предназначен для жидкофазных аэробных процессов ферментации и обеспечивает требуемый уровень массопередачи кислорода и перемешивания среды.

Однако к недостаткам аппарата следует отнести достаточно ограниченную зону турбулизации ферментационной среды, что не позволяет применять данную конструкцию с большим объемом аппарата (более 100-200 м³), а также высокие удельные затраты энергии. Так, на 1 кг переданного в ферментационную среду кислорода в таком аппарате затрачивается не менее 0,6-0,9 кВт ч электроэнергии.

С целью интенсификации массообменных процессов в патенте США №4752564 преложен аппарат для производства микробных клеток, представляющий собой закрытый сосуд с устройствами подачи минерального питания, источника кислорода, источника углерода, системой контроля и регулирования пенообразования, а также теплообменным устройством. При этом, интенсификацию процесса ферментации обеспечивают за счет дополнительного введения в конструкцию аппарата вибрационного устройства, воздействующего на клетки с определенной частотой и интенсивностью.

Недостатком известного аппарата следует признать его эффективность лишь для малых объемов и стерильных ферментаций.

В патенте США №4204042 предложен метод для аэрации и перемешивания, реализуемый в аппарате, состоящем из двух сообщающихся емкостей. При этом стерильный воздух дискретно инжектируют в форме пузырей в одну из емкостей, что обеспечивает пульсационный эффект и ускорение процесса роста микроорганизмов.

Недостатком предложенного аппарата следует признать его эффективность только для хорошо растворимых субстратов и невозможность обеспечения при переходе к большим объемам достаточной турбулизации ферментационной среды.

Другой принцип аэрации и перемешивания ферментационной среды реализует патент Великобритании №1353008. Используемый при этом аппарат выполнен из двух вертикально расположенных емкостей, между которыми организована циркуляция всей ферментационной среды за счет разности плотностей аэрированной и дегазированной жидкости. При этом аэрацию осуществляют за счет барботера, расположенного в нижней части одной из емкостей, причем отработанный газ, отделенный от жидкости в результате ее дегазации, выходит через верхний патрубок на другой вертикальной емкости, по которой вниз циркулирует дегазированная жидкость, проходя теплообменное устройство. Аппарат предназначен для работы с большими объемами ферментационной среды.

К недостаткам аппарата следует отнести недостаточную турбулизацию ферментационной среды, что не позволяет эффективно использовать малорастворимые субстраты и дисперсные среды для процессов ферментации, а также сравнительно низкую поверхность контакта фаз газ-жидкость, обусловленную коалесценцией поднимающихся пузырей. В связи с вышеизложенным скорость массопередачи в таком аппарате не превышает 3-4 кг O₂/м³ ч, что недостаточно, например, для высокопроизводительных процессов получения биомассы микроорганизмов.

В патенте США №4656138 предложен ферментер, имеющий аэратор, перемешивающее устройство, циркуляционную трубу и мембрану, а также камеру для распределения газового и жидкостного потока. Генерируемые в ферментере волны кавитации способствуют интенсификации процесса.

Однако предложенный аппарат сложно масштабировать, и, кроме того, он мало эффективен для больших объемов, например, 100 и более м³. В нем также не решены вопросы пеногашения.

В экономическом патенте DD №59549 представлена конструкция колонного ферментера струйного типа, имеющего расположенные по высоте аппарата секции, соединенные сливными трубками, в которые подведены газовводные патрубки, обеспечивающие за счет эжекции подвод свежего воздуха на аэрацию. Интенсивное перемешивание среды в аппарате осуществляют путем внешнего циркуляционного контура с насосом. Аппарат может быть реализован на большие объемы 300 м³ и более.

Недостатком известного ферментера следует признать наличие значительных энергозатрат, связанных с перекачкой жидкости в вертикальном сосуде высоконапорным насосом. При этом, удельные энергозатраты на 1 кг O₂ в нем составляют не менее 0,7 кВт ч. Кроме того, в нем не решены проблемы с пенообразованием, характерным для многих ферментационных сред.

Аппарат (ферментер) для аэробной жидкофазной ферментации на растворимых и дисперсных средах с использованием микроорганизмов, утилизирующих углеродсодержащий субстрат, и предусматривающий перемешивание и аэрацию ферментационной среды, был рассмотрен в работе (Olsen A.J. "Manufacture of bakers yeast by continuous culture", Chem. Ing. 1960, 416 p.). Аппарат содержит устройства для поддержания температуры среды, рН среды, концентрации растворенного кислорода, уровня пенообразования, уровня жидкости, а также устройства для подачи необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов компонентов углеродного питания, в частности, мелассы. В аппарате предусмотрены устройства для подачи аэрирующего газа посредством его ввода в нижнюю воздушную камеру и диспергирования через воздушные трубки, а также устройство отбора ферментационной среды и патрубки для подачи компонентов минерального питания и подвода необходимых компонентов, в частности, кислоты, детергента и др. В конструкции аппарата также дополнительно предусмотрен теплообменник, выполненный в виде рубашки в нижней части цилиндрического корпуса аппарата.

Конструкция аппарата может быть использована для больших объемов, однако с увеличением размеров снижается эффективность массопередачи кислорода и турбулизации среды при перемешивании, увеличивается средний размер пузырьков воздуха. В связи с этим эффективность и производительность процессов аэробной ферментации в таком аппарате с увеличением его объема снижается.

Достигаемые показатели в таком аппарате составляют (для объема 100 м³): скорость массопередачи кислорода 2,5-3,5 кг O₂/м³ ч, а удельные энергозатраты 0,6-0,7 кВт ч/кг О₂, что определяет его невысокую технико-экономическую эффективность.

Техническая задача, решаемая предложенным аппаратом для аэробной жидкофазной ферментации, состоит в повышении его эффективности за счет обеспечения высокой степени диспергирования аэрирующего газа в жидкость, эффективной турбулизации среды и повышение скорости массопередачи кислорода при снижении удельных энергозатрат на его транспорт в ферментационную среду.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого аппарата, состоит в уменьшении энергозатрат на процесс аэробной ферментации, повышении производительности и выхода микробиологического процесса, а также обеспечении возможности создания аппаратов предложенной конструкции различного объема, в том числе до 100-300 м³ и более.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать аппарат для аэробной жидкофазной ферментации на растворимых и дисперсных средах с использованием микроорганизмов, утилизирующих различные углеродсодержащие субстраты, предусматривающий перемешивание и аэрацию ферментационной среды и имеющий устройства для поддержания температуры среды, рН среды, концентрации растворенного кислорода, уровня пенообразования, уровня жидкости, а также устройства для подачи необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов компонентов углеродного и минерального питания, аэрирующего газа, отбора ферментационной среды и пеногашения, и представляющий собой корпус с крышкой и днищем, снабженный патрубками для подвода и отвода необходимых компонентов процесса жидкофазной аэробной ферментации и теплообменным устройством, причем в центральной части корпуса аппарата, имеющего цилиндрическую форму, выполнено углубление, у стенок которого тангенциально расположены одна или более труб, входы которых сообщены с объемом корпуса, а выходы соединены с дополнительно введенными побудителями перекачки жидкости, при этом выходы указанных побудителей жидкости соединены патрубками с входами эжектирующих устройств, каждое эжектирующее устройство имеет в своем входном сечении более одного конфузора и снабжено патрубком для подачи аэрирующего газа, а выходы эжектирующих устройств, выполненные в виде диффузора, расположены в нижней части поверхности корпуса и направлены тангенциально относительно вертикальной оси корпуса. Предпочтительно, эжектирующие устройства имеют конфузоры со смежным углом от 15 до 40, причем доля входного свободного сечения для прохода жидкостного потока составляет от 20 до 70%, а наиболее предпочтительно, доля входного свободного сечения для прохода жидкостного потока составляет от 40 до 60%. Обычно, эжектирующие устройства бывают подключены посредством патрубков к выходам побудителей перекачки жидкости параллельно и каждое эжектирующее устройство снабжено патрубком для ввода аэрирующего газа. Однако возможен вариант, когда эжектирующие устройства бывают подключены посредством патрубков к выходам побудителей перекачки жидкости последовательно и каждое эжектирующее устройство снабжено патрубком для ввода аэрирующего газа. Преимущественно, соотношение диаметра входного патрубка для перекачки жидкости в эжектирующее устройство и входного диаметра конфузоров составляет 1/10-1/100, но наиболее предпочтительно, соотношение диаметра входного патрубка для перекачки жидкости в эжектирующее устройство и входного диаметра конфузоров составляет 1/5-1/50. Обычно патрубки для ввода аэрирующего газа в эжектирующие устройства соединены с атмосферой. При этом обычно патрубки для ввода аэрирующего газа в эжектирующие устройства соединены с выходами средств стерилизации аэрирующего газа, входы которых соединены с выходами устройств для подачи аэрирующего газа. Предпочтительно выход каждого эжектирующего устройства бывает направлен встречно относительно направлению труб, расположенных у стенок углубления корпуса. В предпочтительном варианте реализации указанные побудители перекачки жидкости бывают выполнены в виде осевых насосов низкого давления. Обычно в аппарате бывает использован теплообменник, выполненный в виде пластин или труб, расположенных с зазором на внутренней цилиндрической поверхности аппарата и/или на днище, кроме центральной части корпуса с углублением. В этом случае в наиболее предпочтительном варианте теплообменник бывает расположен вне корпуса аппарата и соединен с ним циркуляционным контуром. Преимущественно крышка аппарата бывает выполнена конической и снабжена управляемым средством для отвода отработанного газа. Предпочтительно в этом случае реализации выход управляемого средства для отвода отработанного газа подключают к входу устройства для очистки отходящего газа. В наиболее предпочтительном варианте реализации аппарата устройство пеногашения выполнено в виде сетки, расположенной горизонтально относительно вертикальной оси корпуса, причем расстояние ее от днища составляет от 1/2 до 2/3 высоты цилиндрической части корпуса аппарата. В этом случае указанное устройство пеногашения может дополнительно содержать один или более патрубков для забора пены, расположенных над сеткой и подсоединенных к одному или нескольким патрубкам для ввода аэрирующего газа в эжектирующие устройства. Конструктивно аппарат выполнен с возможностью использования в процессе аэробной ферментации дрожжей, грибов, бактерий. В любом из вариантов реализации аппарат предназначен для ферментационной переработки жидких сред, содержащих спирты, сахара, углеводороды, органические кислоты.

В дальнейшем предложенный аппарат для аэробной жидкофазной ферментации на растворимых и дисперсных средах будет рассмотрен со ссылками на иллюстративный материал, где на фиг.1 приведен общий вид аппарата в разрезе, а на фиг.2 приведен вид сверху варианта с тремя осевыми насосами, на фиг.3 - вид сверху варианта с шестью насосами, на фиг.4 и фиг.5 - вертикальные разрезы типового аппарата в различных вариантах реализации. На графическом материале использованы следующие обозначения: корпус 1, днище 2, крышка 3, устройство 4 поддержания температуры среды, устройство 5 поддержания рН среды, устройство 6 поддержания концентрации растворенного кислорода, устройство 7 поддержания уровня пенообразования, устройство 8 поддержания уровня жидкости, устройство 9 подачи необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов компонентов углеродного питания, устройство 10 подачи необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов компонентов минерального питания, устройство 11 подачи аэрирующего газа, устройство 12 отбора ферментационной среды, устройство 13 пеногашения, патрубки 14 подвода необходимых компонентов процесса жидкофазной аэробной ферментации, теплообменное устройство 15, центральная часть 16 корпуса аппарата, углубление 17 у стенок центральной части, трубы 18, побудители 19 перекачки жидкости, эжектирующие устройства 20, конфузоры 21, патрубок 22 для подачи аэрирующего газа в эжектирующее устройство 20, диффузор 23, клапан 24, воздушный стерилизационный фильтр 25, циркуляционный контур 26, насос 27, биофильтр 28.

В одном из вариантов реализации аппарат геометрическим объемом 50 м³ выполнен следующим образом (фиг.4): цилиндрический корпус 1 с днищем 2 и крышкой 3 полностью выполнен из нержавеющей стали и имеет в дне центральной части 16 углубление 17, у стенки которого тангенциально расположена одна труба 18, также выполненная из нержавеющей стали, выход которой соединен с побудителем 19 перекачки жидкости - осевым насосом, имеющим производительность 2500 м³/ч по перекачиваемой жидкости и напор 3 м водяного столба. Выход побудителя 19 перекачки жидкости подсоединен металлическими патрубками диаметром 250 мм к входу в эжектирующие устройства 20, подключенные параллельно и имеющие во входном сечении конфузоры 21 с входным диаметром 5 мм и смежным углом 20 с долей свободного сечения для прохода жидкости 45%. В каждом эжектирующем устройстве 20 установлен тефлоновый патрубок 22 для подачи аэрирующего газа - воздуха, соединенный с выходом из воздушного стерилизационного фильтра 25, что обеспечивает подачу стерильного воздуха на аэрации в аппарат через эжектирующее устройство 20 в виде мелкодисперсных пузырей. Выходы от двух эжектирующих устройств 20 выполнены в виде диффузоров 23 и расположены в нижней части корпуса 1 аппарата тангенциально и встречно относительно направления труб, расположенных у стенок углубления 17 корпуса 1 аппарата, что обеспечивает эффективную турбулизацию и диспергирование фаз. Аппарат снабжен пластинчатым теплообменным устройством 15, расположенным у внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 аппарата. Аппарат также снабжен клапаном 24 для регулируемого отвода отработанного газа, который в свою очередь подключен к биофильтру 28 для очистки выходящего газа. Аппарат содержит устройство 5 поддержания рН среды, устройство 4 поддержания температуры среды, устройство 6 поддержания растворенного кислорода, устройство 7 поддержания уровня пенообразования, устройство 8 поддержания уровня жидкости, а также устройства 9 и 10 (дозирующие насосы) для подачи компонентов углеродного и минерального питания, и устройство 12 отбора ферментационной среды из аппарата. Аппарат предназначен для проведения периодической или непрерывной жидкофазной ферментации на средах, содержащих сахара, спирты, углеводороды и органические кислоты с применением дрожжей, бактерий или грибов.

Аппарат геометрическим объемом 300 м^3<

Дата добавления: 2013-12-13