Системы защиты среды обитания. Классификация и основы применения экобиозащитной техники

Сибирский Государственный Университет Геосистем и Технологий Кафедра Безопасности Жизнедеятельности Лекционный материал по курсу Системы защиты среды обитания. Новосибирск 2019 Оглавление Основные определения: 3 Классификация и основы применения экобиозащитной техники 5 Cистемы и методы защиты человека и окружающей среды от основных видов опасного и вредного природного, антропогенного и техногенного происхождения. 5 Системы защиты атмосферы. 7 Очистка выбросов в фильтрах, электрофильтрах 10 Химические методы очистки отходящих газов: 15 Дезодорация газовых выбросов 17 Стратегия и тактика защиты гидросферы 19 Водоподготовка природных вод 26 Замкнутые системы водного хозяйства 28 Переработка и утилизация твердых отходов 30 Защита от радиоактивного загрязнения биосферы 35 Защита от шумового загрязнения биосферы 37 Классификация устройств для очистки воздуха от пыли 39 Система управления отходами 40 Озонирование 52 Хлорирование воды 53 Газопромыватели центробежного действия 55 Утилизация отходов автотранспортного комплекса 59 Основные понятия отходов 75 Классификация промышленных отходов 76 Электрохимические методы очистки сточных вод. 81 Основные определения: Биосфера - это область распространения жизни на Земле, включающая населенную организмами верхнюю часть земной коры, воды рек, озер, водохранилищ, морей, океанов и нижнюю часть атмосферы (тропосферу). Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой процессы обмена веществ и энергии происходят главным образом за счет жизнедеятельности организмов. Существование человечества в обстановке экологического кризиса при экспоненциальном росте народонаселения планеты и росте городов характеризуется целым рядом грозных симптомов. Атмосфера загрязняется промышленными выбросами, содержащими оксиды серы, азота, углерода, углеводороды, частицы пыли. В водоемы и реки попадают нефть и отходы нефтепродуктов, вещества органического и минерального происхождения; в почвенный покров - шлаки, зола, промышленные отходы, кислоты, соединения тяжелых металлов. Множество разработанных технологических процессов привело к росту числа токсичных веществ, поступающих в окружающую среду. Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль(растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например выпадение космической пыли, либо кратковременными стихийными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени. Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека, в основном в крупных городах. Выбросы промышленных предприятий, энергетических систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра достигли таких размеров, что в ряде районов планеты уровни загрязнений значительно превышают допустимые санитарные нормы. Это приводит, особенно среди городского населения, к увеличению количества хронических заболеваний людей, в том числе хроническим бронхитом, астмой, аллергией, ишемической болезнью, различными онкологическими заболеваниями. Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы S02, оксиды азота NO, углеводороды СnНm и пыль. Кроме того, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Неблагоприятное влияние на жизнедеятельность человека оказывают также шум многих звуковых диапазонов, вибрации, а также воздействия электромагнитных полей и различных излучений (ультрафиолетовых, инфракрасных, световых, ионизирующих). Общая характеристика методов (рис.1) и средств защиты среды обитания: защита расстоянием (санитарно-защитные зоны), временем пребывания в зоне негативного воздействия рассеиванием примесей, применением средств защиты. Общая классификация систем защиты и основные принципы их выбора и применения: обеспечение допустимого негативного воздействия на среду обитания, комплексность в решении проблемы защиты среды обитания и человека, эксплуатационные характеристики системы, ее стоимость. Основные показатели, необходимые для проектирования и выбора системы защиты и разработки технического задания на ее разработку. Классификация и основы применения экобиозащитной техники Средства коллективной защиты работающих от действия вредных факторов должны удовлетворять следующим требованиям: - быть достаточно прочными, простыми в изготовлении и применении; - исключать возможность травмирования; - не мешать при работе, техническом обслуживании, ремонте; - иметь надёжную фиксацию в заданном положении. Cистемы и методы защиты человека и окружающей среды от основных видов опасного и вредного природного, антропогенного и техногенного происхождения. При выборе систем защиты от опасностей целесообразно также все возможные негативные воздействия на человека и природу разделить на две принципиально отличные друг от друга группы: перманентные постоянные, повседневные воздействия; чрезвычайные неожиданные воздействия. Реализация защиты человека от повседневного воздействия негативных факторов среды достигается за счет: - устройства систем освещения в быту и на производстве, - обеспечения допустимых параметров микроклимата - применения систем защиты человека от холода и перегрева - использования систем воздухо- и водоподготовки - контроля качества пищевых продуктов. Реализация защиты человека путем устранения или снижения опасностей технических средств и технологий достигается: - защитой от вредных веществ - защитой от вибрации, акустического шума, инфра- и ультразвука - защитой от ЭМП и ЭМИ, в том числе от лазерного излучения - защитой от ионизирующих излучений - защитой от поражения электрическим током - защитой от механического травмирования в бытовых и производственных условиях, при использовании средств транспорта и т.п. - применение средств индивидуальной защиты Минимизация антропогенного влияния на техносферу осуществляется за счет: - обучения работающих и населения безопасным приемам жизнедеятельности - реализации требований к безопасной работе операторов технических систем и технологий - организация безопасного трудового процесса - учета особенностей безопасной трудовой деятельности женщин и подростков Чрезвычайные опасности проявляют себя при стихийных явлениях, при техногенных авариях, биологических и других неожиданно возникающих воздействиях. Их негативное воздействие проявляется в совокупности всех систем. Защитные меры от чрезвычайных опасностей включают действия по их предупреждению и ликвидации последствий. Системы защиты атмосферы. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции, животноводческие комплексы. Каждый из этих источников связан с выделением большого количества специфических токсичных веществ, иногда не поддающихся сразу идентификации, хотя номенклатура многотоннажных загрязнений сравнительно мала. Предприятиями химической промышленности выбрасываются пыль, содержащая неорганические и органические вещества, и газы: С02, СО, NH3, S02, NOx, HF, HC1, SF4, H2S и др. Воздушные выбросы нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат углеводороды, сероводород и дурнопахнущие газы. Заводы промышленности строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. Выхлопные газы автомобилей содержат примерно 200 веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и тетраэтилсвинец. Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы, содержащие оксиды серы, азота и углерода, золу; металлы. Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных работах и авариях. Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступают твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные. Классификация методов и аппаратов пылеулавливания и улавливания газовых примесей (рис.2). Основные характеристики аппаратов: эффективность очистки, аэродинамическое сопротивление, эксплуатационные и энергетические показатели. Очистка газов в пылеосадительных камерах и аппаратах сухой инерционной очистки. Гравитационные и инерционные пылеуловители. Теоретические основы отделения пыли в гравитационном и инерционном полях. Пылеосадительные камеры. Простейшие инерционные пылеуловители. Жалюзийные пылеуловители. Центробежные пылеуловители. Теоретические основы сепарации пыли в центробежном поле. Широкое применение для сухой очистки газов получили цикло­ны различных типов. Газовый поток вводится в циклон через патрубок по касательной к внутренней поверхности корпуса и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу. Все практические задачи по очистке газов от пыли с успехом решаются цилиндрическими и коническими циклонами. Для конструирования циклонов принят следующий ряд внутренних диаметров D, мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000. Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диаметром Dб, равным 1,5 D для цилиндрических и (1,1-1,2) D для конических циклонов. Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8 D, днище бункера выполняется с углом 60° между стенками, выходное отверстие бункера имеет диаметр 250 или 500 мм. Избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать 2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости выбирается на 30 – 50 °С выше температуры точки росы, а по условиям прочности конструкции - не выше 400 °С. Производительность циклона зависит от его диаметра. Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большего числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами. Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежного действия, которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, так как вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. В результате этого при монтаже и эксплуатации таких машин не требуется дополнительных площадей, необходимых для размещения специальных пылеулавливающих устройств при перемещении запыленного потока обыкновенным вентилятором. Теория сепарации пыли в вихревом поле. Конструкции вихревых пылеуловителей. Расчет вихревых пылеуловителей. Теория, расчет и конструкции ротационных пылеуловителей. Рис.1. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов. Очистка выбросов в фильтрах, электрофильтрах Очистка газов фильтрованием. Механизмы и теория процесса фильтрования. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред. Фильтр представляет собой корпус, разделенный пористой перегородкой(фильтроэлементом) на две полости. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой, и таким образом становятся для вновь поступающих частиц частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очистки фильтра и перепад давления на фильтроэлементе. Осаждение частиц на поверхность пор фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного процессов. Эффект касания возникает при условии соприкосновения частиц примесей с поверхностью волокон, зерен или других элементов, образующих поверхность пор. Соприкосновение происходит при условии, что траектория движения частиц примесей проходит от поверхности пор на расстоянии не более радиуса частицы. Типы фильтроматериалов, фильтров и их расчет. Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки, конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и др. По типу перегородки фильтры бывают: с зернистыми слоями (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои); с гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, волокнистые маты, губчатая резина, пенополиуретан); с полужесткими пористыми перегородками (вязаные и тканые сетки, прессованные спирали и стружка); с жесткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые металлы). Фильтрующие зернистые слои, состоящие из зерен различной формы, используют для очистки газов от крупных примесей. Для очистки газов от пылей механического происхождения (от дробилок, грохотов, сушилок, мельниц и др.) чаще используют фильтры из гравия. Такие фильтры дешевы, просты в эксплуатации и обеспечивают высокую эффективность очистки (до 0,99) газов от крупнодисперсной пыли. Широко используют для изготовления фильтроэлементов различные ткани и войлоки из синтетических волокон, которые обладают высокой прочностью, повышенной тепловой и химической стойкостью. Дальнейшее совершенствование синтетических тканей для фильтрования направлено на повышение их термохимических и теплопрочностных свойств с целью использования в системах очистки горючих газов. Находят применение следующие синтетические фильтроткани: лавсан, стеклоткань; нитрон. Для тонкой очистки газов от примесей часто применяют нетканый материал - волокнистый слой с хаотическим расположением волокон. Это войлоки, полученные на специальных иглопробивных машинах. Тонкость и эффективность очистки войлоков выше, чем у фильтрующих элементов из тканей, изготовленных из нитей того же диаметра. Используют иглопробивное фильтровальное полотно из лавсановых или поливинилхлоридных волокон. Хорошими фильтрующими свойствами обладают хлопчатобумажные и шерстяные ткани: фильтровальное сукно, техническое сукно, байка с капроном. Ткани из натуральных волокон повышенной стоимости часто заменяют тканями из синтетических волокон, поскольку последние более прочны и химически стойки. Расчет фильтров сводится к определению площади фильтровальных элементов, гидравлического сопротивления фильтроваль­ного элемента и фильтра, продолжительности работы фильтра до регенерации фильтровальных элементов и мощности привода вентилятора. Для ультратонкой очистки газов используют материалы типа ФП, представляющие собой нанесенные на марлевую подложку (или основу из скрепленных между собой более толстых волокон) слои синтетических волокон диаметром 1 - 2 мкм. В качестве полимеров для ФП используют перхлорвинил, фторполимеры. Материалы ФП характеризуются высокими фильтрующими свойствами и малой толщиной (от 0,2 до 1 мм). Этот материал рекомендуется применять для очистки агрессивных газов, заменяя при этом марлевую подложку на стойкую в данной среде. Чаще используют перхлорвиниловые волокна, характеризующиеся влагостойкостью и высокой химической стойкостью в кислотах, щелочах, растворах солей, органических растворителях. Однако термостойкость этих волокон невелика (60 - 70 °С). Ацетатные волокна недостаточно стойки к влаге, кислотам, щелочам, но термостойкость их достигает 150 °С, Пылеемкость материалов типа ФП составляет 50 - 100 г/м2. Недостатком этих материалов является их низкая прочность. Одним из распространенных фильтрующих материалов служат проволочные сетки, изготовленные из низкоуглеродистых или высоколегированных сталей, меди, латуни, бронзы, никеля. Фильтрующие элементы, выполненные из сеток, могут работать в широком диапазоне температур от 0 до 800 К в агрессивных и неагрессивных средах. Тонкость очистки определяется размером ячейки сетки. Уменьшение размеров ячейки повышает тонкость очистки, но ведет к повышению ее гидравлического сопротивления. Тонкость очистки современными сетчатыми фильтрующими элементами достигает 15 мкм, однако при значительных перепадах давления на фильтре полотно сетки начинает деформироваться, ячейки теряют форму, что приводит к местному увеличению размеров проходных отверстий. Сетчатые фильтрующие элементы можно изготавливать многослойными. Это несколько увеличивает тонкость и эффективность очистки, но приводит к росту гидравлического сопротивления фильтрующего элемента пропорционально количеству слоев сеток. Фильтрующие элементы из сеток, обладая некоторыми преимуществами по сравнению с фильтрующими элементами из тканей и войлока, уступают им по тонкости очистки. Во всех технически развитых странах ведутся работы по созданию фильтрующих элементов из пористой керамики и пористых металлов различных типов. Пористым металлическим фильтрующим элементам свойственны достаточно высокая прочность и пластичность. В зависимости от марки применяемого материала можно обеспечить необходимую коррозионную стойкость, жаростойкость, окалиностойкость и теплопрочность. металлические пористые фильтроэлементы хорошо сопротивляются резким колебаниям температур, они технологичны: свариваются, допускают пайку и механическую обработку на металлорежущих станках. Фильтрующие элементы из пористых металлов все больше применяют для очистки газов и жидкостей от примесей. Тканевые фильтры. Волокнистые фильтры. Зернистые фильтры. Фильтры-туманоуловители. Методы регенерации фильтров. Очистка газов в пылеуловителях мокрого типа. Физические основы и теория мокрой очистки газов. Захват частиц пыли жидкостью. Энергетический метод расчета пылеуловителей мокрого типа. Тепломассообмен в пылеуловителях мокрого типа. Типы, конструкции и методы расчета пылеуловителей мокрого типа. Полые скрубберы. Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури). Динамические газопромыватели. Насадочные газопромыватели. Тарельчатые газопромыватели. Газопромыватели ударно-инерционного действия. Центробежные газопромыватели. Эжекторные скрубберы. Устройства сепарации капель жидкости в аппаратах мокрого типа. Системы водоснабжения и эксплуатация аппаратов мокрой очистки газов. Электрическая очистка газов. Механизм, физические и теоретические основы электрической очистки газов. Типы и конструкции электрофильтров. Однозонные электрофильтры. Двухзонные электрофильтры. Агрегаты электрического питания электрофильтров. Расчет и выбор электрофильтров. Эксплуатация электрофильтров. Методы и средства очистки выбросов от газообразных примесей. Абсорбционные методы очистки газов. Механизм и теория процесса физической абсорбции. Уравнения равновесия между фазами. Термодинамика водных растворов и тепломассообмен в абсорберах. Метод расчета однокомпонентной абсорбции. Метод расчета многокомпонентной абсорбции. Регенерация сорбентов. Абсорбционные аппараты и установки. Адсорбционные методы очистки газов. Физический механизм процесса адсорбции и его теоретические основы. Типы и характеристики адсорбентов. Типы и конструкции адсорберов. Десорбция и удаление адсорбированных веществ. Теория, расчет и проектирование адсорберов. Адсорбционные системы и установки. Ионообменная очистка газов. Механизм и теоретические основы очистки. Конструкции ионообменных аппаратов. Виды ионообменных смол и ионообменных аппаратов. Раздельное и смешанное катионирование и анионирование. Регенерация ионообменных смол. Химические методы очистки отходящих газов: Физико-химическая очистка газов. Механизм и теория физико-химических процессов очистки. Очистка выбросов от оксидов азота. Аммиачный некаталитический метод. Каталитический селективный метод восстановления. Каталитический неселективный метод восстановления. Другие физико-химические методы. Очистка газов от оксидов серы. Известняково-известковые методы. Магнезитовый метод. Установки хемосорбционной очистки газов. Термический метод очистки газов (дожигание газов). Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильнопахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а концентрации загрязняющих веществ превышают 300 ppm. Методы термической нейтрализации вредных примесей во многих случаях имеют преимущества перед методами адсорбции и абсорбции. Отсутствие шламового хозяйства, небольшие габариты очистных установок, простота их обслуживания, а в ряде случаев и пожарная автоматизация их работы, высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и другие положительные качества явились причиной их широкого распространения в машиностроительной промышленности. Область применения метода термической нейтрализации вредных примесей ограничивается характером образующихся при окислении продуктов реакции. Так, при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу, образующиеся продукты реакции по токсичности во много раз превышают исходный газовый выброс. Исходя из этого, метод термического обезвреживания применим для выбросов, включающих токсичные компоненты органического происхождения, нo не содержащие галогены, серу и фосфор. Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов: прямое сжигание в пламени, термическое окисление и каталитическое сжигание. Прямое сжигание в пламени и термическое окисление осуществляют при температурах 600 – 800 °С; каталитическое сжигание - при 250 - 450 °С. Выбор схемы нейтрализации определяется химическим составом загрязняющих веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выбросов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса загрязняющих веществ. Прямое сжигание следует использовать только в тех случаях, когда отходящие газы обеспечивают подвод значительной части энергии, необходимой для осуществления процесса. Из экономических соображений этот вклад должен превышать 50 % общей теплоты сгорания. При проектировании устройств прямого сжигания необходимо знать пределы взрываемости или воспламеняемости сжигаемых отходов и газообразного топлива в смесях с воздухом. Эти данные показывают, будет ли данный вид газообраз­ных отходов поддерживать горение без дополнительного подвода топлива. Для безопасности транспортировки сжигание газов в промышленных масштабах осуществляется при концентрациях. Одна из проблем, затрудняющих осуществление прямого сжигания, связана с тем, что температура пламени может достигать 1300 °С. При наличии достаточного избытка воздуха и длитель­ном выдерживании газа при высокой температуре это приводит к образованию оксидов азота. Тем самым процесс сжигания, обезвреживая загрязняющие вещества одного типа, становится источником загрязняющих веществ другого типа. Примером процесса прямого сжигания является сжигание углеводородов, содержащих токсичные газы (например, цианистый водород), непосредственно в факеле, т.е. просто в открытой горелке, направленной вертикально вверх. Факел применяют главным образом для сжигания горючих отходов, с трудом поддающихся другим видам обработки. Существует ряд конструктивных решений, позволяющих осуществлять прямое сжигание вредных примесей в замкнутой камере. Основные требования, предъявляемые к конструкциям таких камер, - обеспечение высокой степени турбулентности газового потока и времени пребывания его в камере в пределах 0,2 - 0,7 с. Типичными областями применения камерных дожигателей с открытым пламенем является дожигание газов для удаления органических отходов от лакокрасочных цехов, отходящих газов стержневых печей и оксидов азота, образующихся в процессе нитрования. Химия процесса горения. Основы расчета и проектирования дожигателей. Конструкции дожигателей и систем дожигания отходящих газов. Каталитическая нейтрализация газов. Физико-химический механизм и основы теории каталитического процесса. Виды катализаторов. Типы и конструкции каталитических нейтрализаторов. Промышленные каталитические нейтрализаторы. Каталитические нейтрализаторы автотранспортных средств. Расчет каталитических нейтрализаторов Новые методы очистки газов. Плазменное обезвреживание газов, использование электронного пучка. Дезодорация газовых выбросов Рассеивание вредных веществ в атмосфере. Инженерная методика расчета рассеивания. Одиночный источник, группа источников, условия застройки. Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы: переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы; задымление с максимальным содержанием вредных веществ и постепенное снижение уровня загрязнения. Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10 - 49 высот трубы. Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей. Подъем горячих струй почти полностью обусловлен подъемной силой газов, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение температуры и момента количества движения выбрасываемых газов приводит к увеличению подъемной силы и снижению их приземной концентрации. При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под действием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому, что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи пропорционально средней скорости ветра на высоте струи. Вместе с тем с увеличением уменьшается высота факела над устьем трубы. Поэтому для источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость выбрасываемого газа должно на вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы. Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы. Программные продукты, реализующие расчетные методики. Системы рассеивания выбросов и методы повышения эффективности рассеивания. Вспомогательное оборудование систем пылегазоочистки. Газоходы и их расчет. Запорно-регулирующая аппаратура. Устройства выгрузки золы и пыли. Охлаждение отходящих газов. Конструкции теплообменных аппаратов. Расчет теплообменных аппаратов. Типовые методы и схемы очистки отходящих газов в основных отраслях экономики, - металлургии, теплоэнергетике, машиностроении, химической промышленности, нефтехимии, нефтегазодобывающей промышленности, текстильной и легкой промышленности, пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, приборостроитель­ной и радиоэлектронной промышленности, фармацевтическойя и биотехнологической промышленности, транспорте. Стратегия и тактика защиты гидросферы Классификация методов и аппаратов защиты гидросферы и их основные характеристики. Основные характеристики аппаратов защиты гидросферы(Рис.3): эффективность очистки, гидравлическое сопротивление, эксплуатационные и энергетические показатели. Схемы рациональной организации водозабора и водосброса. Механическая очистка сточных вод от нерастворимых загрязнений. Процеживание. Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - предназначено для выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до 25мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживание сточных вод осуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители. Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между ними 5-25 мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом 60-70° к горизонту. Размеры попереч­ного сечения решеток выбирают из условия минимальных потерь давления потока на решетке. Скорость сточной воды в зазоре между стержнями решетки не должна превышать значений 0,8-1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод. При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержании примесей в количествах менее 0,0042 м3/ч допускается ручная очистка. В зависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют на переработку. Однако эта процедура усложняет технологическую схему очистки сточных вод и ухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устранения этих недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающие задержанные примеси, не извлекая их из воды. Решетки и сита, их расчет и конструкции. Отстаивание. Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и размеры, и осаждение частиц, склонных к коагулированию и изменяющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объемной концен­трации осаждающихся частиц до 1 %, что соответствует их массовой концентрации не более 2,6 кг/м3 . Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках и отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка (стоки литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и про­катных цехов). В зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на горизонтальные с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые песколовки. Отделение твердых примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения более 0.02 м/с. Преимущества открытых гидроциклонов перед напорными - большая производительность и малые потери напора, не превышающие 0,5 кПа. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от характеристик примесей (вида, материала, размеров и формы частиц), а также от конструкционных и геометрических характеристик самого гидроциклона. Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений. Для очистки сточных вод машиностроительных предприятий используют два класса фильтров, зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры, фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов. Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов от ферромагнитных примесей применяют электромагнитные фильтры, в которых используют пондермоторные силы взаимодействия между намагниченной фильтровальной загрузкой и ферромагнитными примесями сточной воды. Конструкции отстойников, песколовок и осветлителей воды и их расчет. Очистка сточных вод от нефтепродуктов и жиров. Очистка сточных вод от маслопродуктов в зависимости от их состава и концентрации осуществляется на машиностроительных предприятиях отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотацией и фильтрованием. Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в воде по тем же законам, что и осаждение твердых частиц. Процесс отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках. При проектировании очистных сооружений предусматривают использование отстойников как для осаждения твердых частиц, так и для всплывания маслопродуктов. Конструкция маслоловушек аналогична конструкции горизонтального отстойника. При среднем времени пребывания сточной воды в маслоловушке, равном двум часам, скорость ее движения составляет 0,003 - 0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в воде, всплывают на поверхность, откуда удаляются маслосборным устройством. Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод машиностроительных предприятий, например, стоков охлаждающих жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных вод специальными реагентами, способствующими коагуляции примесей в эмульсиях. В качестве реагентов используют Na2C03, H2SO4, NaCl, A12(S04)3, смесь NaCl и A12(S04)3 . Флотация. Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса лежит молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде воздуха. Образование агрегатов «частица - пузырьки воздуха» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия находящихся в воде веществ, избыточного давления воздуха в сточной воде. В зависимости от способа образования пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию. Конструкции флотаторов. Аэрируемые флотаторы и нефтеловушки. Центробежные методы очистки сточных вод. Гидроциклоны открытые и напорные. Расчет гидроциклонов. Фильтрование. Классификация фильтров. Конструкции фильтров для очистки воды. Зернистые, песчаные и сетчатые фильтры, их конструкции и расчет. Регенерация фильтров. Устройство, процесс работы и расчет скорого фильтра. Фильтрующие материалы зернистых фильтров. Напорные фильтры. Самопромывающиеся фильтры. Фильтры с плавающей загрузкой. Двухступенчатое фильтрование. Фильтрование через слой осадка. Физико-химическая очистка сточных вод от нерастворимых загрязнений. Коагуляция и флокуляция. Характеристика применяемых реагентов. Теоретические основы процесса коагулирования и флокулирования. Электрофлотация. Сущность процесса и устройство электрофлотационных установок. Физико-химическая очистка сточных вод от растворимых загрязнений(рис.4). Реагентные методы очистки сточных вод. Физико-химические основы реагентной очистки. Химические основы нейтрализации сточных вод и расчет нейтрализации. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов реагентными методами. Очистка сточных вод от соединений хрома, цианидов, фторидов. Хлорирование и озонирование сточных вод. Электрохимические методы очистки сточных вод. Сущность электрохимической очистки сточных вод. Примеры реализации метода для очистки от ионов тяжелых металлов, цианидов. Электрохимические методы переработки высококонцентри­рованных сточных вод. Электрохимическое получение реагентов для очистки сточных вод. Электродиализ. Сущность метода и конструкции электродиализных установок. Принцип расчета электродиализных установок. Ионообменная очистка сточных вод. Сущность метода и технология очистки, типы и виды ионообменных смол. Методы регенерации ионообменных смол. Конструкции ионообменных установок, установки последовательного и смешанного катионирования-анионирования. Расчет ионообменных установок. Очистка сточных вод обратным осмосом. Сущность метода и технология очистки. Биологическая очистка сточных вод. Очистка сточных вод от органических примесей осуществляется в основном билогическими методами, которые реализуют в естественных и искусственных сооружениях. В естественных сооружениях очистку осуществляют на полях фильтрации или орошения и в билогических прудах. Суть биологической очистки на полях состоит в том, что при фильтровании сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет задержанные органические вещества, превращая их в минеральные соединения. Различают биологические пруды с естественной и искусственной аэрацией. Требуемая площадь прудов с искусственной аэрацией существенно меньше за счет более равномерного перемешивания сточной воды подаваемым в него сжатым воздухом и дополнительного поступления кислорода из подаваемого воздуха. На некоторых машиностроительных предприятиях используют биологические аэрируемые пруды для доочистки небольших расходов сточных вод. Биологическая очистка сточных вод в искусственных сооружениях осуществляется в биологических фильтрах, аэротенках и окситенках. Виды бактерий и микроорганизмов, применяемых в процессах биологической очистки. Активный ил. Устройства и сооружения для реализации процесса биологической очистки сточных вод. Аэротенки. Схемы очистки сточных вод в аэротенках. Конструкции аэротенков, принцип их работы и разновидности. Система аэрации сточных вод в аэротенках. Аэротенки-вытеснители, аэротенки с рассредоточенным впуском сточных вод. Аэротенки с продольным рециклом иловой среды, аэротенки-смесители, аэротенки-отстойники. Регенерация активного ила. Первичные и вторичные отстойники аэротенков. Принцип расчета аэротенков. Рис.2.Классификация основных методов обезвреживания сточных вод химических производств. Рис.3. Схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов. Биофильтры. Общие сведения о биофильтрах и их классификация. Биофильтры с объемной и плоской загрузкой, естественной и искусственной подачей воздуха(аэрофильтры), биофильтры с рециркуляцией, капельные и высоконагруженные биофильтры. Конструктивные схемы биофильтров. Биологические пруды. Схемы биологических прудов. Аэрируемые биологические пруды с механической и естественной аэрацией. Расчет основных параметров биологических прудов. Водоподготовка природных вод Водоподготовка природных вод для технического и хозяйственно-бытового назначения. Особенности применения методов очистки воды в системах водоподготовки. Предварительная подготовка воды методами осветления, коагулирования, фильтрования. Обеззараживание воды, обработка воды окислителями и сорбентами. Отстаивание и фильтрование воды значительно уменьшают количество содержащихся в ней микроорганизмов, но не дают все же гарантии окончательного их удаления. Даже в хорошо эксплуатируемых очистных сооружениях через фильтры проходит часть бактерий, содержавшихся в воде источников. Для окончательного удаления микроорганизмов применяют обеззараживание (дезинфекцию) воды. В современных очистных сооружениях обеззараживание воды производится во всех случаях, когда источник водоснабжения ненадежен с санитарной точки зрения. Обеззараживанию, как правило, подвергается вода, уже прошедшая остальные стадии очистки - коагулирование, отстаивание, фильтрование, так как в осветленной воде отсутствуют частицы взвешенных веществ, в которых могут находиться бактерии, оставаясь таким образом защищенными от действия дезинфицирующих средств. В некоторых случаях дезинфекция применяется как единственная самостоятельная мера очистки воды (например, при использовании подземных вод, ненадежных с санитарной точки зрения). Обеззараживание воды может быть осуществлено при помощи различных мероприятий: хлорирования, озонирования, бактерицидного облучения. В современной практике очистки воды наиболее широкое распространение получила ее дезинфекция путем хлорирования Количество активного хлора, необходимого для обеззараживания воды, должно определяться не по количеству болезнетворных бактерий, а по всему количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и неорганических веществ, способных к окислению), которые могут находиться в хлорируемой воде. Правильное назначение дозы хлора является исключительно важным. Недостаточная доза хлора может привести к тому, что он не окажет необходимого бактерицидного действия; излишняя доза хлора ухудшает вкусовые качества воды. Поэтому доза хлора должна быть установлена в зависимости от индивидуальных свойств очищаемой воды на основании опытов с этой водой. Расчетная доза хлора при проектировании обеззараживающей установки должна быть принята исходя из необходимости очистки воды в период ее максимального загрязнения (например, в период паводков). Для осветленной речной воды доза хлора обычно колеблется в пределах 1,5 - 3 мг/л; при хлорировании подземных вод доза хлора чаще всего не превышает 1 - 1,5 мг/л; в отдельных случаях может потребоваться увеличение дозы хлора из-за наличия в воде закисного железа. При повышенном содержании в воде гуминовых веществ требуемая доза хлора возрастает. При введении хлора в обрабатываемую воду должны быть обеспечены хорошее смешивание его с водой и достаточная продолжительность (не менее 30 мин) его контакта с водой до подачи ее потребителю. Хлорирование уже осветленной воды обычно производят перед поступлением ее в резервуар чистой воды, где и обеспечивается необходимое для их контакта время. Конструкции озонаторов. Обеззараживание воды в бактерицидных установках. Дезодорация воды. Технологические схемы водоочистных станций хозяйственно-питьевого назначения. Замкнутые системы водного хозяйства Выпуск и разбавление сточных вод. Прогнозирование качества воды водного объекта при выпуске очищенных сточных вод. Конструкции выпусков сточных вод. Сосредоточенные и рассеивающие выпуски сточных вод. Расчет выпусков и разбавления сточных вод для проточных и непроточных водоемов при стационарном и нестационарном сбросе. Обработка осадков сточных вод. Виды и свойства осадков сточных вод. Физические методы обработки осадков сточных вод. Кондиционирование осадков. Реагентная обработка осадков, замораживание и оттаивание осадков, тепловая обработка. Анаэробное сбраживание, аэробная стабилизация, илоуплотнение, механическое обезвоживание. Сущность процессов и схемы установок их реализующих. Радиальные и флотационные илоуплотнители. Перегниватели и метантенки, стабилизаторы. Вакуум-фильтры, фильтр-прессы, центрифуги, вибросита. Естественное обезвоживание осадков на иловых площадках. Сооружения обезвреживания и обеззараживания осадков. Организация водоочистки на предприятиях. При разработке оборотных систем водоснабжения промышлен­ных предприятий необходимо планировать очистку и повторное использование поверхностных сточных вод с учетом следующих направлений оптимального решения задачи: - локализация стока с отдельных участков территории предприятия и его отвод либо в общезаводские очистные сооружения, либо (после предварительной очистки) в общую схему очистки поверхностных сточных вод; раздельная организация стоков с водосборных участков, отличающихся по составу и количеству примесей, поступающих в поверхностные сточные воды; очистка поверхностного стока совместно с производствен­ными сточными водами; - локальные очистные сооружения для поверхностных сточных вод. Типовые методы и схемы очистки сточных вод в основных отраслях экономики, - металлургии, теплоэнергетике, машиностроении, химической промышленности, нефтехимии, нефтегазодобывающой промышленности, текстильной и легкой промышленности, пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, приборостроитель­ной и радиоэлектронной промышленности, фармацевтической и биотехнологической промышленности, автотраспортных предприятий. Переработка и утилизация твердых отходов Количественные и качественные характеристики отходов и их классификация. Сбор, учет и прогнозирование отходов производства и потребления. Коэффициент использования сырья технологических процессов, расчет количества промышленных отходов. Методика определения класса опасности отходов. Требования к документации для государственной регистрации отходов производства и потребления. Федеральный классификационный каталог отходов. Принципы кодирования отходов. Практика обращения с отходами. Критерием определения целесообразности переработки отходов в местах их образования является количество и степень использования отходов в производстве. Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит металлическим отходам. Основные операции первичной обработки металлоотходов - сортировка, разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку, резку, пакетирование и брикетирование на прессах. Пакетирование отходов организуется на предприятиях, на которых образуется 50 т и более высечки и обрезков в месяц. Каждая партия должна сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности. Стружку перерабатывают на пакетирующих прессах, стружкодробилках, брикетировочных прессах. Брикетированию (окускование механическим уплотнением на прессах и других механизмах) подвергается сухая и неокисленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей с длиной элемента до 40 мм для стальной и 20 мм для чугунной стружки. Прессование вьюнообразной стружки целесообразно проводить в отожженном состоянии, так как при этом отпадает необходимость выполнения таких подготовительных операций, как дробление, обезжиривание, отбор обтирочных материалов и мелких кусков металла. Отходы древесины широко используют для изготовления товаров культурно-бытового назначения и хозяйственного обихода, изготовляемых главным образом методом прессования. Кроме того, переработанные древесные отходы применяются в производстве древесно-стружечных плит, корпусов, различных приборов. На большинстве промышленных предприятий пластмассы и древесные отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически нецелесообразным. В настоящее время разработаны и внедрены в промышленном масштабе технологии обработки, утилизации и ликвидации промышленного мусора. Качественный и количественный состав промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен в течение года, поэтому технология переработки мусора разрабатывается применительно к конкретному предприятию и определяется составом и количеством промышленного мусора, образующегося на территории. Рис.4. Методы подготовки и переработки твёрдых отходов. Технический паспорт отхода. Оценка предельного количества токсичных отходов, допускаемого для складирования в накопителях. Организация транспортирования токсичных отходов на полигоны. Грузы опасные. Их классификация и маркировка. Номенклатура и методы определения показателей для отнесения грузов к опасным. Организация приема опасных производственных отходов на полигонах. Приему на полигоны подлежат: мышьяксодержащие неорганические твердые отходы и шламы; ртутьсодержащие отходы (в том числе неисправные ртутные дуговые и люминесцентные лампы); циансодержащие сточные воды и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, олово, кадмий, никель, сурьму, висмут, кобальт и их соединения; отходы гальванического производства, использованные органические растворители; органические горючие материалы (обтирочные материалы, ветошь, твердые смолы, обрезки пластмасс, оргстекла, остатки лакокрасочных материалов, загрязненные опилки, деревянная тара, промасленная бумага и упаковка, жидкие нефтепродукты, не подлежащие регенерации, масла, загрязненные бензин, керосин, нефть, мазут, растворители, эмали, краски, лаки, смолы); формовочная земля; песок, загрязненный нефтепродуктами; испорченные баллоны с остатками веществ. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на полигон должны быть обезвожены на предприятиях. Приему на полигон не подлежат: отходы, для которых разработаны эффективные методы извлечения металлов и других веществ; нефтепродукты, подлежащие регенерации; радиоактивные отходы. Полигоны для твердых бытовых отходов (рис. 6). Проектирование полигона: состав проекта, выбор участка под полигон и. изыскательские работы, расчет вместимости полигона, схема полигона, хозяйственная зона, инженерные сооружения и участки складирования; санитарно-защитная зона и устройства по контролю грунтовых вод, показатели потребности средств механизации. Эксплуатация полигона: организация работ; разгрузка машин, доставивших твердые бытовые отходы; складирование отходов на рабочей карте; сдвигание, уплотнение и изоляция отходов при траншейной схеме; контроль требований экологической безопасности полигона; закрытие полигона и передача участка под дальнейшее использование. Полигоны для токсичных промышленных отходов. Размещение полигонов. Планировочные и конструктивные требования. Расчет мощности полигона. Промышленная площадка для оборудования и производств по обезвреживанию отходов. Захоронение токсичных отходов. Механизация технологических процессов. Санитарно-защитные зоны полигонов и контроль за состоянием окружающей среды. Обезвреживание отходов. Методы утилизации и обезвреживания отходов. Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физико-химических методов; термическое обезвреживание с утилизацией теплоты, демеркуризацию ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов, прокаливание песка и формовочной земли, подрыв баллонов в специальной камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение. Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны: завод по обезвреживанию токсичных: отходов мощностью 100 тыс. т и более отходов в год - 1000 м; завод мощностью менее 100 тыс. т в год - 500 м; участок захоронения токсичных отходов - не менее 3000 м. Сжигание отходов, пиролиз и газификация, сушка. Термические методы обезвреживания минерализированных стоков. Механическая обработка твердых отходов. Реагентная обработка. Технологий обработки и утилизации отходов пластмасс, резины, картона, бумаги, стеклобоя и стекловолокна. Утилизация шлаков, золы и горелой земли. Вторичное использование металлов и сплавов. Обработка легковоспламеняющихся жидкостей, лакокрасочных и жиросодержащих отходов: термическая, химическая, биологическая. Обработка СОЖ и масляных эмульсий, кислотных гудронов и кубовых остатков. Переработка отходов автотранспортных средств. Технологии переработки и регенерации отработанных масел. Регенерация отработанных растворов в гальванотехнике. Регенерация растворов обезжиривания, и мойки. Регенерация травильных растворов, электролитов цинкования, никелирования, меднения/хромирования. Эффекты использования вторичного сырья: сокращение загрязнения воздуха, воды, почвы; экономия энергии, воды, первичных природных ресурсов. Рис.5.Основные технологические операции при эксплуатации полигонов. Защита от радиоактивного загрязнения биосферы Защита от электромагнитного загрязнения. Уменьшение мощности излучения источника: конструкции поглотителей мощности и аттенюаторов, секторное блокирование излучения, увеличение угла места, подъем излучателей. Защита расстоянием. Расчет размеров санитарно-защитных зон и зон ограничения застройки. Размеры санитарно-защитных зон вокруг типовых излучателей, Защита временем пребывания в зоне электромагнитного поля. Экранирование полей и излучений. Теория электромагнитного экранирования, механизм и характеристики экранирования, оценка эффективности экранирования. Электрическое и магнитостатическое экранирование. Расчет экранов. Материалы для защитных экранов: проволочные сетки, фольговые материалы, токопроводящие краски, радиопоглощающие материалы, перфорированные материалы, сотовые решетки и расчет их эффективности. Конструктивное выполнение экранов поглощающие и отражающие экраны. Дифракционные экраны и расчет дифракционного затухания. Градостроительные мероприятия, использование рельефа местности, лесонасаждений. Средства индивидуальной защиты от электромагнитных излучений. Защита от радиационного загрязнения. Защита "временем - количеством - расстоянием". Экранирование ионизирующих излучений - механизм и теория экранирования. Экранирование фотонного, нейтронного излучения, альфа-излучения и бета-излучения, защита от тормозного излучения бета-частиц. Инженерные методы расчета экранов. Расчет с применением универсальных таблиц и номограмм. Расчет с использованием слоев половинного ослабления. Примеры биологических защит на предприятиях ядерно-топливного цикла. Средства индивидуальной защиты от радиации. Радиоактивные отходы. Методы их сбора, транспортирования, переработка я захоронения. Классификация радиоактивных отходов. Твердые, жидкие, газообразные, высокоактивные, среднеактивные, низкоактивные. Транспортирование радиоактивных отходов. Транспортные средства и контейнеры для транспортирования радиоактивных отходов. Методы и устройства переработки радиоактивных отходов. Прессование и сжигание. Сущность процессов, их достоинства и недостатки, схемы установок. Методы и устройства переработки жидких радиоактивных отходов низкой и средней активности. Коагуляция, отстаивание, фильтрование. Упаривание. Ионообменная и электродиализная очистка, обратный осмос. Сущность процессов и схемы установок. Другие методы очистки. Комбинированные методы очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) - схемные решения. Хранение и переработка, высокоактивных ЖРО. Временные хранилища высокоактивных отходов. Особенности хранения и переработки высокоактивных отходов. Отверждение жидких радиоактивных отходов. Цементирование, битумирование, кальцинация, остекловывание, включение в металлическую матрицу. Сущность процессов, их достоинства и недостатки, схемные решения установок. Теплофизические свойства отвержденных отходов и условия отвода теплоты. Захоронение радиоактивных отходов. Захоронение в поверхностных слоях почв, в массивах каменной соли, использование других геологических формаций. Устройство могильников и их эксплуатация. Защита от шумового загрязнения биосферы Защита от вибрационного загрязнения. Отстройка и методы отстройки от резонансных частот. Вибропоглощение: расчет эффективности вибропоглощения, вибропоглощающие материалы. Виброгашение: виброгашение массой и динамическое виброгашение, расчет виброгашения, конструкции динамических виброгасителей, область применения виброгашения. Виброизоляция: расчет виброизоляции и конструкции виброизоляторов. Методы защиты человека-оператора. Средства индивидуальной защиты от вибрации. Защита от акустического загрязнения. Шум на территории жилой застройки, закономерности его распространения на территории застройки, акустические расчеты. Защита расстоянием. Звукоизоляция - физические основы, методика расчета, конструкции и расчет звукоизолирующих устройств: звукоизолирующих ограждений, кожухов, кабин. Повышенный шум в окружающей среде часто создается при работе вентиляторных, компрессорных и газотурбинных установок, систем сброса сжатого воздуха, стендов для испытания различных двигателей и других источников аэродинамического про­исхождения. Снижение этого шума осуществляется глушителями, установленными в каналах, трубопроводах, воздуховодах. В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные, реактивные (рефлексные) и комбинированные. Снижение шума в абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения звуковой энергии в применяемых для них звукопогло­щающих материалах, а в реактивных глушителях - в результате отражения звука обратно к источнику. Комбинированные глушители обладают свойством как поглощать, так и отражать звук. Такое деление условно, поскольку в каждом глушителе звуковая энергия и поглощается, и отражается (только в разных соотношениях). Выбор типа глушителя зависит от спектра шума источника, требуемого снижения шума, конструкции заглушаемой установки, допустимого аэродинамического сопротивления. Однослойные и многослойные ограждения, расчет их звукоизолирующей эффективности. Звукопоглощение - физические основы, методы расчета, звукопоглощающие материалы и конструкции звукопоглощающих устройств, акустическая обработка помещений. Акустическое экранирование-расчет дифракции звука и снижения шума для экранов различных форм. Конструкция акустических экранов. Глушители шума, типы глушителей шума, основы их расчета и выбора, конструкции глушителей шума. Градостроительные способы и средства защиты от шума - учет шумового фактора при разработке архитектурно-планировочных решений, проектировании улично-дорожной сети и схемы развития транспорта, акустическое зонирование, учет шумового фактора при зонировании территории жилых районов и микрорайонов, приемы застройки при магистральных территорий, использование рельефа местности и зеленых насаждений. Строительно-акустические способы и средства защиты от шума: шумозащитные здания, шумозащитные окна, рекомендации по снижению шума внутри здания и внутриквартирных шумов, средства индивидуальной защиты от шума. Особенности защиты от инфразвука и ультразвука. Методы и средства снижения инфразвука и ультразвука, средства индивидуальной защиты от шума. Классификация устройств для очистки воздуха от пыли Пылеулавливающее оборудование при всем его многообразии может быть классифицировано по ряду признаков: по назначению, по основному способу действия, по эффективности, по конструктивным особенностям. Классификация пылеулавливающего оборудования дана в ГОСТ 12.2.043-80. «Оборудование пылеулавливающее. Классификация». Оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха в системах вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления, а также для защиты от загрязнения пылью воздушной среды зданий, сооружений и прилегающих к ним территорий, метрополитенов, подземных и открытых горных выработок, подразделяется на следующие типы: - оборудование, применяемое для очистки от взвешенных частиц пыли воздуха, подаваемого в помещения системами приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления - воздушные фильтры; - оборудование, применяемое для очистки от пыли воздуха, выбрасываемого в атмосферу системами вытяжной вентиляции - пылеуловители. Пылеулавливающее оборудование в зависимости от способа отделения пыли от воздушного потока применяют следующих исполнений: - оборудование для улавливания пыли сухим способом, при котором отделенные от воздуха частицы пыли осаждаются на сухую поверхность; - оборудование для улавливания пыли мокрым способом, при котором отделение частиц от воздушного потока осуществляется с использованием жидкостей. Пылеулавливающее оборудование по принципу действия подразделяется на группы, по конструктивным особенностям - на виды. Пылеулавливающее оборудование, в котором отделение пыли от воздушного потока осуществляется последовательно в несколько ступеней, отличающихся по принципу действия, конструктивным особенностям и способу очистки, относят к комбинированному пылеулавливающему оборудованию. Система управления отходами Большое число взаимосвязанных задач обращения с отходами и их высокая сложность требуют системного подхода в вопросах управления отходами. Управление отходами – составная часть общей системы управления. Структура, ответственность, практические методы, процедуры и процессы должны координироваться с работами в других областях, например, в производственной и экономической деятельности, в области охраны здоровья населения и т.п. Сама по себе эта структура существовать не сможет, поэтому она должна быть включена в систему экологического управления. В связи с этим можно выделить следующие этапы развития системы управления отходами во второй половине ХХ в.: 1. Размещение отходов на мелких свалках (например, в Голландии в 70-х гг. их насчитывалось около 400); 2. Конец 70-х гг.: строительство полигонов – инженерных сооружений с системами очистки фильтрата сточных вод и утилизацией биогаза; 3. 80-е гг. – развитие системы раздельного сбора ТБО, развитие рынка вторичного сырья; 4. 90-е гг. переработка ТБО с выделением органической составляющей и последующим ее компостированием; 5. Современная схема переработки ТБО: сортировка отходов с целью отбора вторичного сырья, отделение органической части с целью компостирования и твердых фракций, подлежащих сжиганию или захоронению. Россия в настоящее время находится примерно в начале перехода от первого этапа ко второму. Переход от полигонного захоронения всей массы ТБО к промышленной переработке до 50 – 60% ее массы является основной тенденцией решения проблемы отходов в мировой практике. Необходимо понимать, что практическое решение промышленной переработки отходов связано с большими капитальными вложениями, поэтому строительство объектов промышленной переработки отходов осуществляется довольно медленно. Для того чтобы реализовать нормы, заложенные в Законе «Об охране окружающей природной среды», была разработана государственная программа «Отходы», основной целью которой является обеспечение стабилизации, а в дальнейшем – сокращение загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления и экономия природных ресурсов за счет максимального возвращения вторичных ресурсов в промышленное производство. Управление отходами начинается с изменения взгляда на то, чем являются бытовые отходы. Известному эксперту по проблеме отходов Полу Коннетту принадлежит формулировка, выражающая этот новый взгляд: «Мусор – это не вещество, а искусство смешивать вместе разные полезные вещи и предметы, тем самым определяя им место на свалке». Традиционные подходы к проблеме отходов ориентировались на уменьшение опасного влияния на окружающую среду путём изоляции свалки от грунтовых вод, очистки выбросов мусоросжигательных заводов и т.д. Основа концепции управления отходами состоит в том, что отходы состоят из различных компонентов, которые должны не смешиваться между собой, а утилизироваться отдельно друг от друга наиболее экономичными и экологически приемлемыми способами. Система предполагает, что в дополнение к традиционным способам неотъемлемой частью утилизации отходов должны стать мероприятия по сокращению количества отходов, вторичная переработка отходов и компостирование. При этом предполагается, что способствовать эффективному решению проблемы отходов может комбинация нескольких взаимодополняющих программ и мероприятий, а не одна технология, пусть даже самая современная. Для каждого конкретного региона необходим выбор определённой комбинации подходов, учитывающей местный опыт и местные ресурсы. План мероприятий в системе управления отходами основывается на изучении потоков образующихся в разных отраслях производства (в том числе и в быту) отходов, оценке имеющихся вариантов и включает осуществление небольших экспериментальных проектов, позволяющих собрать информацию и приобрести опыт. В настоящее время управление отходами регулируется отдельными положениями законов, нормативных документов, постановлений и правил в области охраны окружающей среды и обращения с отходами. Современная структура системы экологического права сочетает правовое регулирование природопользования по объектам с функциональным регулированием охраны окружающей среды и экологической безопасности. Законом «Об отходах производства и потребления» определяется понятие «обращение с отходами» – это «деятельность, в процессе которой образуются отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию и размещению отходов». В иностранных нормативно-правовых документах и технической литературе используется термин «управление отходами» («waste management»), на который в последнее время стали переходить и в России. Использование комплекса различных методов переработки отходов, ориентированного на региональное и отраслевое применение, составляет систему управления отходами. Она должна строиться в виде иерархической структуры, в которой приоритет отдается методам, уменьшающим образование отходов, их повторному использованию и переработке, что позволяет снизить объем отходов, подлежащих захоронению или уничтожению. Иерархия начинается с сокращения отходов «у источника». Здесь подразумевается уменьшение общего количества отходов и уменьшение их токсичности и иных вредных свойств. Сокращение отходов достигается путём переориентации производителей и потребителей на продукты и упаковку, приводящую к меньшему количеству отходов. Следующий уровень – вторичная переработка (включая компостирование) – «рециклинг» – позволяет наиболее полно использовать сырье и материалы и сократить количество образующихся отходов производства, а также существенно уменьшить количество отходов потребления, попадающих на свалки или мусоросжигательные заводы. Третий уровень – «рекуперация» – это переработка материалов, включая компостирование органического вещества, переплавку стекла, металла, пластика и другие формы рекуперации полезных материалов, предотвращающие их захоронение. При этом рециклинг – возвращение отходов в тот же технологический процесс, который привел к их образованию, а рекуперация – это использование отходов после обработки или без таковой в других технологических процессах или для получения энергии. Четвертый уровень – это извлечение энергии. Мусоросжигание уменьшает объем отходов, попадающих на свалки, и может использоваться для производства электроэнергии. Современные мусоросжигательные заводы оборудуются системами очистки выбросов, генераторами электроэнергии, используемыми в комбинации с другими методами. Пятый уровень – захоронение на полигонах остается необходимым для отходов, не подлежащих вторичной переработке, несгораемых или сгорающих с выделением токсичных веществ. Современные санитарные полигоны, отвечающие экологическим требованиям, мало напоминают знакомые всем свалки: они представляют собой сложнейшие инженерные сооружения, оборудованные системами борьбы с загрязнениями воды и воздуха, использующие образующийся в процессе гниения мусора метан для производства тепла и электроэнергии. Использование разнообразных сочетаний рециклизации, переработки, компостирования и снижения объёмов отходов приводит к наиболее эффективному функционированию системы и в конечном счете к уменьшению количества образующихся отходов. При этом структура управления отходами должна быть организована таким образом, чтобы она имела возможность адаптации к изменяющимся условиям в экономической и технологической сфере, то есть развиваться и усовершенствоваться по мере изменения подходов к управлению и методик переработки материалов. Элементы гибкости, мобильности и последовательности, обеспечивающие развитие системы управления отходами на базе результатов и опыта предшествующих этапов ее разработки и эксплуатации, представляют условия для ее саморазвития. Концепция создания системы управления отходами предусматривает разработку комплекса связанных в единое целое организационно-управленческих, правовых, нормативно-методических, технических и экономических средств по обращению с отходами, ведение мониторинга отходов, реализацию перспективных научных разработок, направленных как на повышение технического уровня переработки отходов, так и на создание и внедрение малоотходных технологий. Одними из основных направлений в этой области являются совершенствование информационного обеспечения и подготовка специалистов по обращению с отходами. В Российской Федерации в настоящее время нет единой информационной системы по отходам. Частично такую информацию можно найти в статистической отчетности (форма № 14-СН), в экологических паспортах предприятий и «Лимитах на размещение отходов» (форма 2ТП-токсичные отходы). Законодательно закреплено, что на любом предприятии должны быть разработаны Проекты нормативов образования отходов и лимиты на их размещение в целях уменьшения количества их образования. В некоторых отраслях промышленности и в ряде регионов разработаны и функционируют автоматизированные банки данных по отдельным видам отходов. Однако отсутствие единой системы накопления, хранения информации и обращения с нею существенно затрудняет возможности функционирования системы управления отходами. Создание такой системы заложено в государственную программу «Отходы». Предполагается, что работа будет проводиться по следующим направлениям: научно-методическое обеспечение, формирование специализированных банков и справочно-информационное обеспечение потребителей. Кроме того, предусмотрено создание Государственного кадастра отходов, в который должны войти: реестр объектов размещения отходов, банки данных об образовании отходов, о технологиях переработки и обезвреживания различных видов отходов. Государственный кадастр отходов должен состоять из трех разделов, каждый из которых представляет собой свод различных специализированных данных об отходах. «Каталог» – федеральный классификационный каталог отходов – данные о составе и свойствах отходов производства и потребления. Федеральный классификационный каталог отходов утвержден приказом Госкомэкологии России от 27.11.97г. № 527 (регистрационный номер №1445 от 29.12.97г.). Он позволяет разделить все виды отходов по группам, а также присвоить каждому виду отходов конкретный код и класс опасности. Кодовая система вводится для формализации видов отходов с целью учесть все их многообразие и в то же время исключить возможность различного представления одного и того же вида отходов, то есть полностью идентифицировать его. Шестизначный код несет в себе следующую информацию: «БДОТ» – банк данных отходов и технологий – свод систематизированных сведений по технологиям переработки, использования и обезвреживания конкретных видов отходов производства и потребления. При этом отмечается, что при разработке системы государственного (и регионального) управления отходами следует исходить из того, что объектами управления являются как все источники образования отходов, так и их потребители, а управляющее воздействие должно осуществляться по трем стратегическим направлениям: - создание условий для снижения количества отходов; - обеспечение роста объемов использования отходов; - создание экологически безопасных условий хранения и захоронения отходов. В условиях рыночной экономики приоритет должен принадлежать правовым, нормативным и экономическим методам управления, то есть можно использовать как методы экономического стимулирования, так и методы экономического воздействия. Более подробно эти методы будут рассмотрены далее. Здесь отметим, что в настоящее время производители отходов не несут всю полноту экономического и социального бремени по их уничтожению, перекладывая его на общество. Поэтому производитель отходов должен компенсировать полную общественную стоимость обращения с отходами. Это будет стимулировать производителя к внедрению технологий, снижающих производство отходов. Чтобы и у производителя, и у населения появились стимулы к уменьшению производства отходов, необходимо, где это возможно, увязать платы с реальным объемом отходов, отправляемым на захоронение. Такая схема может эффективно работать при условии использования административных и штрафных санкций одновременно, а также в сочетании с другими методами интегрированной системы. Основные принципы экономического регулирования, закрепленные законодательно, следующие: 1. Уменьшение количества отходов за счет внедрения мало- и безотходных технологий и вовлечение в хозяйственный оборот отходов, образовавшихся в процессе производства. Однако переработка некоторых видов отходов экономически невыгодна одному предприятию, так как требует определенных усилий по сбору и хранению специальных технологий и производственных мощностей по их переработке (например люминесцентные лампы). 2. Платность размещения отходов. Плата за размещение отходов представляет собой форму компенсации ущерба, наносимого окружающей среде, и состоит из платы за размещение отходов в пределах установленных лимитов и платы за сверхлимитное размещение. Финансовые средства аккумулируются на счетах экологических фондов и используются для финансирования мероприятий экологической направленности. Платежи за размещение отходов в пределах установленных лимитов осуществляются за счет себестоимости продукции, а платежи за сверхлимитное размещение – из прибыли предприятия. Отнесение платы за размещение отходов на себестоимость, к сожалению, не способствует решению проблемы. В зарубежной практике эти затраты выделяются отдельными статьями при бухгалтерском и управленческом учете издержек производства («экологический эккаутинг»), а их снижение является для природопользователей основным стимулом для реализации концепции экологически чистого производства. 3. Экономическое стимулирование деятельности в области обращения с отходами. Основными рычагами экономического стимулирования должны являться налоговые и кредитные льготы тем природопользователям, которые осуществляют мероприятия по ресурсосбережению и переходу на чистое производство. Согласно Закону РФ «О налоге на прибыль предприятий и организаций» и инструкции государственной налоговой службы РФ «О порядке исчисления и уплаты в бюджет налога на прибыль предприятий и организаций» устанавливается уменьшение ставки налога на сумму в размере 30% от капитальных вложений на природоохранные мероприятия. Кроме того, предусматривается уменьшение налогооблагаемой прибыли на сумму, направленную из этой прибыли на строительство, реконструкцию и обновление производственных фондов, освоение новой техники и технологий, в том числе и природоохранных. Организация кадров предполагает профессиональную подготовку специалистов различных отраслей промышленности, связанных с проблемами образования, обезвреживания и использования отходов. К решению проблемы управления отходами целесообразно привлечь, или, по крайней мере, учесть мнение всех заинтересованных сторон, в том числе: - представительную и исполнительную власть; - население и общественные организации; - ведомства государственного контроля (отделения Госкомэкологии, СЭС и т.д.); - руководителей предприятий по утилизации ТБО (свалок и т.д.); - транспортников; - руководителей предприятий по переработке вторсырья; - представителей СМИ. Однако всю основную работу должны проводить специалисты в области экологии. Из представителей названных групп можно создать консультационный комитет или рабочую группу по отходам, работа которой должна состоять в выработке основных направлений комплексного плана управления отходами. В дальнейшем для осуществления тех или иных программ по утилизации ТБО возможно создание других, более практически ориентированных структур, например, муниципальных или кооперативных предприятий по сбору отходов, переработке вторсырья и т.д. Иногда эти структуры могут пересекать административно-территориальные границы: быть межрайонными или межобластными. Контроль и ответственность в области управления отходами Государственный контроль за деятельностью в области обращения и управления отходами осуществляется специально уполномоченными федеральными органами исполнительной власти. Он включает в себя контроль: - за выполнением экологических, технологических, санитарных и иных требований при обращении с отходами; - соблюдением требований к трансграничному перемещению отходов; - выполнением мероприятий по уменьшению количества отходов и вовлечению их в хозяйственный оборот в качестве дополнительного сырья; - за достоверностью предоставляемой информации в области обращения с отходами; - выявлением нарушений законодательства РФ в данной области и привлечение виновных к ответственности и т.д. Юридические лица, осуществляющие деятельность в области обращения с отходами, должны организовать и осуществить производственный контроль за соблюдением требований законодательства. Порядок осуществления этого контроля определяет юридическое лицо и согласовывает его с контролирующими органами. По сути производственный контроль представляет собой внутренний аудит сферы обращения с отходами. Практически под производственным экологическим контролем понимают комплекс работ, осуществляемых экологической службой предприятия, связанный с проверкой выполнения им требований природоохранного законодательства. К сфере производственного экологического контроля относятся: - определение состава и класса опасности образующихся отходов и их регистрация в федеральном (региональном) каталоге; - выявление источников воздействия на окружающую среду; - контроль за соблюдением соответствующих нормативов; - контроль за работой природоохранного оборудования и сооружений; - контроль за состоянием объектов окружающей среды в зоне влияния предприятия; - ведение отчетности и предоставление информации контролирующим органам и т.п. Неисполнение или нарушение законодательства Российской Федерации в области обращения с отходами приводит к дисциплинарной, административной, гражданско-правовой или уголовной ответственности. Дисциплинарная ответственность может применяться в случаях, когда отходы явились следствием невыполнения или ненадлежащего выполнения сотрудником своих служебных обязанностей, предусмотренных должностными инструкциями. Административным правонарушением признается противоправное умышленное или неосторожное действие или бездействие, за которое предусмотрена административная ответственность, например, незаконная выдача лицензий, нарушение правил захоронения отходов, повреждение леса сточными водами, бытовыми отходами, нарушение экологических требований при производстве работ и т.п. По факту совершения любого из этих нарушений специально уполномоченным органом может быть наложен штраф или иная предусмотренная законом санкция (приостановка деятельности предприятия, аннулирование лицензии и т.д.), причем за одно и то же нарушение штрафные санкции не могут быть наложены повторно. Уголовная ответственность за экологические правонарушения предусмотрена Уголовным кодексом РФ (глава 26, статьи 246-262). В отношении гражданско-правовой ответственности применяются нормы Гражданского кодекса РФ и Закона «Об охране окружающей природной среды». Озонирование Применение озона на крупных очистительных системах может быть целесообразным, так как образуется гораздо меньше новых вредных соединений, в основном альдегиды и нитоны. Не обладающие токсичностью. Озон – сильный окислитель обеспечивает не только обеззараживание, но и окисление различных соединений, присутствующих в воде, в результате чего органолептические и физико-химические показатели (в зависимости от состава стоков) могут улучшиться или ухудшиться. Хлорирование воды Обработку воды можно осуществлять хлором, гипохлоритом натрия, получаемым на месте в электролизерах, либо прямым электролизом сточных вод. Расчетная доза хлора принимается в зависимости от предшествующих методов очистки (после механической очистки – не менее 10 г/м3, после неполной биологической – 5 г/м3, после полной биологической – 3 г/м3). При этом доза остаточного хлора после 30 минут контакта должны быть не менее 1,5 г/м3. Комплекс сооружений для обеззараживания газообразного хлора состоит из установки хлорирования, склада хлора. Смесителя, контактного резервуара. Хлорное хозяйство должно обеспечивать увеличение расчетной дозы хлора в 1,5 раза без изменения вместимости складов. Установка для хлорирования сточных вод аналогична установкам для обеззараживания воды. Ввиду малой растворимости жидкого хора его предварительно испаряют, после этого газообразный хлор поступает в промежуточный баллон – грязевик, где задерживаются капли воды и другие примеси. Далее в фильтр, заполненный стекловатой, смоченной в серной кислоте, после чего через хлораторы подводится в эжектор, куда подается водопроводная вода. Хлор – газ растворяется в воде и полученную хлорную воду используют для обеззараживания. Схема установки для обработки воды газообразным хлором Рисунок 6. 1 – промежуточный баллон (грязевик); 2 – фильтр со стекловатой; 3 – редукционный клапан для снижения давления хлор-газа; 4 – манометр; 5 – измерительная диафрагма; 6 – ротаметр; 7 – смеситель; 8 – подача водопроводной воды; 9 – эжектор, создающий разряжение в хлораторе; 10 отвод хлорной воды на дозирование; 11 – весы; 12 – баллон с хлором. Для дозирования газообразного хлора применяют специальные устройства, называемые хлораторами. Хлораторы могут быть пропорционального и постоянного расхода, а также автоматические, поддерживающие в отработанной воде постоянную остаточную концентрацию хлора. У нас в стране наибольшее распространение получили вакуумные хлораторы постоянного расхода. Для испарения хлора баллон или контейнер устанавливают на весы и открывают вентиль. Выход хлор-газа из одного баллона при комнатной температуре составляет от 0,5 до 0,7 кг/ч с 1 м2поверхности баллона. Повысить выход газа из баллона можно подогревом теплой водой или воздухом. Для смешения хлорной воды со СЖ используют смесители трех типов: 1. При расходах до 1500 м3/сут. – ершовые смесители; 2. Лоток Поршаля; 3. Механические или пневматические. Контактные резервуары практикуются в виде отстойников (вертикальных или горизонтальных) на время пребывания 30 минут, при этом учитывается время пребывания и протекания до выпуска. Газопромыватели центробежного действия Принцип использования центробежной силы для улавливания частиц пыли, широко используемый в циклонах, нашел применение и в целом ряде мокрых аппаратов. Наиболее простым аппаратом этого типа является циклон с водяной пленкой (ЦВП) (рисунок 12), аналогичный сухому циклону. В верхней части циклона ЦВП дополнительно тангенциально расположен ряд трубок, по которым поступает вода, стекающая пленкой по внутренней поверхности аппарата. Орошение внутренних стенок циклона препятствует вторичному Очищенный газ Запыленный газ Рисунок 7 – Циклон с водяной пленкой (ЦВП): а – основное исполнение; б – вариант с повышенной скоростью воздуха на входе в циклон. уносу осевших на них частиц пыли. Аппарат выпускают с диаметром 300 ÷ 1000 мм. Расход воды составляет 0,14 ÷ 0,43 л/с. Максимальная допускаемая концентрация пыли на входе в циклон с водяной пленкой– 2 г/м3. Помимо циклонов с мокрой пленкой известны и другие конструкции мокрых центробежных пылеуловителей, которые обычно называют полыми центробежными скрубберами. Эффективность пылеулавливания у этих аппаратов выше, чем у обычных скрубберов, за счет увеличения относительной скорости капель и газа, которое достигается при использовании центробежных сил вращающегося газового потока. Осаждение частиц в центробежном скруббере происходит за счет суммарного действия двух механизмов: центробежного, перемещающего частицы к стенкам аппарата, и инерционного, способствующего осаждению частиц на каплях орошающей жидкости. Применяемые на практике центробежные скрубберы конструктивно можно разделить на два вида: аппараты с тангенциальным подводом газов и аппараты, в которых вращение газового потока осуществляется с помощью специальных лопастных закручивающих устройств, например, центральных розеток и т.п. Центробежные скрубберы орошают через форсунки, установленные в центральной части аппарата. Над форсунками в центробежных скрубберах находится свободная от подачи орошения зона, которая дает возможность каплям достигнуть стенок аппарата, прежде чем из него выйдет газовый поток. Жидкость, стекая по стенке аппарата, образует пленку. Таким образом центробежные силы позволяют повысить эффективность пылеулавливания и резко уменьшить унос жидкости из аппарата. Одним из самых эффективных мокрых пылеуловителей центробежного действия является циклонно-пенный аппарат (ЦПА). В нижнюю часть цилиндро-конического циклонно-пенного аппарата (рисунок 13) залита жидкость. Газовый поток подается тангенциально через отверстия по периметру цилиндрической части аппарата непосредственно в слой жидкости. В результате взаимодействия газов с жидкостью образуется слой динамической пены, совершающей вращательное движение. Такие газопромыватели часто называют безрешеточными пенными пылеуловителями. Оптимальный гидродинамический режим в ЦПА соответствует скорости газов в свободном сечении аппарата wг= 5 м/с и высоте слоя пены Нп= 0,3 м; потери давления Δр ≈ 1100 Па. В ЦПА практически полностью улавливаются частицы крупнее 10 мкм и достаточно хорошо – частицы крупнее 4 ÷ 5 мкм. Циклонно-пенные аппараты, подобно газопромывателям ударно-инерционного действия, относятся к аппаратам с внутренней циркуляцией жидкости (дополнительный подвод жидкости необходим только для компенсации ее потерь на испарение и со шламом). К недостаткам ЦПА следует отнести наличие достаточно сложных устройств для подвода газа, обеспечивающих образование пенного слоя, и низкую эффективность при улавливании частиц пыли мельче 4 ÷ 5 мкм. 1 – бункер; 2 – улитка для подвода газов; 3 – отверстие для входа газов в жидкость; 4 – корпус; 5 –каплеуловитель; 6 – водомерная трубка Рисунок 8 – Циклонно-пенный аппарат Механические газопромыватели. Характерной особенностью механических газопромывателей является наличие вращающегося устройства (ротора, диска и т.п.), которое обеспечивает разбрызгивание и перемешивание жидкости или вращение газового потока. В зависимости от способа подвода механической энергии аппараты этого типа подразделяются на две группы: • механические скрубберы – газопромыватели, в которых очищаемые газы приводятся в соприкосновение с жидкостью, разбрызгиваемой с помощью вращающегося тела (вала с лопастями, диска, перфорированного барабана и т.п.); • динамические газопромыватели (ДГ)– аппараты, в которых подводимая механическим устройством энергия используется для вращения газового потока. ДГ отличаются от сухих ротационных пылеуловителей (см. рис.24 в первой части пособия)только подводом на входе в аппарат орошающей жидкости, которая способствует повышению их эффективности. Недостаток – значительный дополнительный расход энергии на вращение разбрызгивающих устройств. Не вся энергия вращения является полезной: большая часть ее теряется в приводных устройствах и расходуется на трение движущихся частей. Утилизация отходов автотранспортного комплекса Вопросы темы: 1. Автотранспортные средства, запчасти и агрегаты, пришедшие в негодность, лом черных и цветных металлов 2. Утилизация и вторичное использование отходов и отбросов (отработанные аккумуляторы, шины, неытепродукты) 3. Шламы очистных сооружениий, загрязненные нефтепродуктами материалы 4. Рекомендации по утилизации отходов АТК Автотранспортные средства, запчасти и агрегаты, пришедшие в негодность, лом черных и цветных металлов. Экологическая опасность этой группы отходов заключается в том, что они, в частности, выбывшие из использования автотранспортные средства, содержат в себе все ранее упомянутые виды отходов, а также детали из металла, стекла, пластмасс и текстиля. Поэтому решение проблемы этого вида отходов становится возможным и экологически приемлемым только при условии решения проблем ранее упомянутых отходов. Кроме того очевидна необходимость разборки транспортных средств на компоненты, пригодные для последующей переработки в товарную продукцию или для компактного размещения на полигонах промышленных отходов. Обязательными являются: • удаление аккумулятора; • слив отработанных моторного и трансмиссионного масел; • слив охлаждающей и тормозной жидкостей; Рисунок 9. • удаление шин. Разборка кузова и салона, демонтаж двигателя, коробки передач и осей, демонтаж оставшихся частей, разборка агрегатов, электрооборудования и приборов целесообразно проводить только для извлечения деталей для их повторного использования. Один из возможных организационных вариантов решения этой задачи представлен на рис. 8. Объемы образования этого вида отходов можно ориентировочно рассчитать исходя из среднего амортизационного срока службы автомобиля — 15 лет. Следовательно ежегодно необходимо утилизировать примерно 1/15 часть автомобилей, стоящих на учете. Примерный объем комплектующих частей, вторичного сырья и отходов, образующихся при разборке укомплектованного и разукомплектованного автомобиля представлен на рисунках 9 и 10. Таким образом в результате разборки автомобиля от 75% до 85% его веса посредством рециклинга возвращается в хозяйственный оборот и только 15—25% требуют уничтожения или размещения на полигонах для промышленных отходов. На сертифицированных площадках разбора производится «осушка» автотранспортных средств в соответствии с технологическим регламентом. Продукты «осушки» в установленном технологическом порядке отправляются на производства по переработке и утилизации отдельных видов отходов потребления транспортных средств. Осушенное транспортное средство отправляется на шредерную площадку для переработки и последующей утилизации. Площадки разбора и все перерабатывающие предприятия подлежат обязательному лицензированию в соответствии с нормативно-правовыми актами. ОТРАБОТАННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ Экологическую опасность в отработанных аккумуляторах представляют свинец (55—68% от веса аккумулятора), сурьма (1—3%), серная кислота (10—15%), эбонит, насыщенный свинцом и полихлорвинил (15—20%). Сбор аккумуляторного лома на территории России в 1985-90 гг. в среднем составлял 102 тыс. тонн (примерно 40% от ресурса), в 1993 году — 35 тыс. тонн (менее 20%). В эти же годы по официальной статистике страны ЕС довели уровень сбора отработанных аккумуляторов в среднем до 88%, а США — до 96%. На сегодняшний день известны два основных варианта переработки отработанных аккумуляторов: прямое сжигание и утилизация с предварительной разборкой. Оба варианта реализованы в промышленных масштабах. По первому варианту аккумулятор, освобожденный от серной кислоты просто сжигается в плавильной печи. В результате получается черновой свинцово-сурьмяный сплав и газообразные продукты. При очевидной технологической простоте такой вариант требует применения высокоэффективного газоочистного оборудования, поскольку образующиеся при этом дымовые газы содержат свободный хлор, диоксины, пары свинца и сурьмы, окислы серы, а также значительное количество сажи. По второму варианту из отработанных аккумуляторов производится слив электролита и его нейтрализация. Затем производится дробление осушенного аккумулятора до частиц размером не более 150 мм с последующим измельчением до размера частиц не более 30 мм. Затем производится сепарация полученного продукта на фракции: • металлическую (свинцово-сурьмяный сплав); • оксидно-сульфатную (окислы и сульфат свинца); • органическую (эбонит, полипропилен, полихлорвинил). Органическая фракция отмывается от свинца и разделяется для повторного использования и для захоронения. Оксидно-сульфатная фракция вместе с раствором от промывки органической фракции подвергается выщелачиванию. Полученная твердая фаза посредством восстановительной плавки превращается в черновой свинец, а жидкая посредством выпаривания и очистки превращается в товарный сульфат натрия Из металлической фракции посредством низкотемпературной плавки получают свинцово-сурьмяный сплав. ИЗНОШЕННЫЕ ШИНЫ Существует несколько вариантов утилизации изношенных шин. Наиболее простой и распространенный — это их сжигание. Этот вариант при всей его простоте далеко не рационален по двум причинам: • сжигание изношенных покрышек сопровождается выделением в атмосферу диоксина, окислов серы и азота, тяжелых металлов и сажи; • энергия, получаемая при сжигании изношенных покрышек, меньше затраченной на их производство. Наиболее рациональным вариантом является механическое дробление шин и повторное использование полученной крошки для комплексов, кровельных листов, уплотнителей, подрельсовых прокладок и т.д. Технология получения резиновой крошки из изношенных шин, как правило, двух- или трехстадийная и предусматривает предварительную резку шин (отделение протектора), измельчение в крошку и сепарацию крошки с отделением металлического и текстильного корда. В результате такой переработки изношенных шин получается резиновая крошка с размерами частиц от 2 мм до 0,1 мм и содержанием металлического корда не более 0,1%, и не более 0,5—0,1% текстильного корда. Для получения резиновой крошки используется несколько альтернативных технологий измельчения изношенных шин: дробление вальцами или каландрами, криогенное дробление, озонная деформационная технология и высокотемпературная сдвиговая технология тонкого измельчения. Первые две технологии внедрены в промышленных масштабам, а три последние находятся на стадии разработки. Криогенная технология дробления использует свойство резины становиться хрупкой в жидком азоте. Благодаря этому криогенная технология позволяет получать резиновые порошки со средним размером 0,3—1,0 мм с низкой удельной поверхностью и высокой плотностью сшивки. Озонная деформационная технология использует свойство озона девулканизировать резину, что существенно снижает затраты энергии и времени на процесс дробления. Расход озона составляет примерно 1г на килограмм резины. Озонная деформационная технология позволяет при комнатной температуре получать резиновую крошку с частицами 2—10 мм. Этот процесс экологически чистый и безотходный. Недостатком этой технологии является ядовитость озона, предельно допустимая концентрация которого в воздухе составляет 10"5%. Высокотемпературная сдвиговая технология тонкого измельчения основана на том, что при температурах 80— 140°С происходит разрушение структуры резины по слабым молекулярным связям. В сочетании со сдвиговыми напряжениями это приводит к объемному разрушению резины на частицы размером 0,25—0,5 мм с развитой поверхностью и минимальным изменением физических свойств резины. В результате описанных технологий из исходных покрышек получается 60—77% резиновой крошки, 11 —22% металлокорда и 12—15% отходов текстиля и других включений. ОТРАБОТАННЫЕ МАСЛА, НЕФТЕПРОДУКТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ЖИДКОСТИ Попадание нефтепродуктов в окружающую природную среду происходит на всех этапах их жизненного цикла: • на этапе добычи нефти и при ее переработке; • в сфере торговли в результате халатного хранения,проливов и протечек; • при использовании нефтепродуктов в технике или вкачестве топлива; • в процессе сбора и переработки отработанных масел и нефтеотходов; • при переработке и повторном использовании отработанных масел и уничтожении нефтеотходов. С позиций экологии наиболее приемлемым является использование нефтепродуктов в качестве смазочных материалов с последующим сбором образующихся отработанных продуктов и их переработки с целью повторного использования. Этот вариант обеспечивает наименьшее воздействие на окружающую среду. Менее приемлемым с позиций экологии является использование нефтепродуктов и, в частности, отработанных масел в качестве топлива. Однако поскольку этот вариант пока экономически выгоден, он вполне допустим при использовании совершенного газоочистного оборудования. Поскольку объемы образования отработанных технических жидкостей не значительны по сравнению с другими отходами и их промышленная переработка и повторное использование, как правило, экономически нецелесообразны. Для предотвращения попадания отработанных технических жидкостей в окружающую среду наиболее приемлемо их термическое уничтожение на установках для сжигания нефтешламов. Сбор и использование отработанных нефтепродуктов (ОНП) в России осуществляется по трем группам (ГОСТ 21046-86): ММО — масла моторные отработанные; МИО — масла индустриальные отработанные; СНО — смесь нефтепродуктов отработанных. Применительно к автотранспортному комплексу наибольший интерес представляют группы ММО и СНО. Отработанные нефтепродукты группы ММО состоят только из отработанных моторных масел. По своему компонентному составу содержат присадки и продукты их разложения (4—8%), смолы и другие продукты окисления масла (до 3%), органические соединения цинка, бария, кальция, серы, фосфора (до 2%), а также канцерогенные продукты неполного сгорания топлива и продукты износа деталей двигателя. Отработанные нефтепродукты группы СНО предполагают менее квалифицированные условия сбора, т.е. допускается наличие в их составе не только отработанных моторных масел, но и отработанных трансмиссионных масел, нефтяных промывочных жидкостей, а также жидких нефтепродуктов из очистных сооружений и нефтесодержащих вод (предварительно отделенных от воды и механических примесей). Как следствие, помимо экологически опасных компонентов, присутствующих в ММО, в отработанных нефтепродуктах группы СНО содержатся органические соединения хлора и не регламентированные количества легких нефтяных компонентов. Последнее обусловливает их высокую пожароопасность. Кроме того наличие в составе этой группы верхнего слоя из очистных сооружений фактически предопределяет присутствие в них органических и неорганических соединений, непредсказуемых как по составу, так и по количеству. Признаки отнесения отработанных нефтепродуктов к этим группам по ГОСТ 21046-86 приведены в таблице 3. Таблица 3- Показатели для разделения отработанных масел по группам Наименования показателя Метод испытания Норма 1. Вязкость кинематическая при температуре 50°С, сСт ГОСТ 33-82 >35 — 2. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С ГОСТ 4333-87 или ГОСТ 26378.4-83 или ASTM D 92 >100 — 3. Массовая доля механических примесей и загрязнений, % ГОСТ 6370-83 или ГОСТ 26378.2-84 или ASTM D 473 <1 <1 4. Массовая доля воды, % ГОСТ 2477-65 или ГОСТ 26378.1 -84 или ASTM D 95 <2 <2 Варианты повторного использования отработанных нефтепродуктов в начале 90-х годов включали централизованную переработку на нефтеперерабатывающих предприятиях (30—40% от сбора), на собственные нужды предприятий (46—50%), сжигание в качестве котельного топлива (8—10%) и регенерацию с целью повторного ис­пользования по прямому назначению (1—3%). В настоящее время ситуация существенно изменилась. Практически прекращена переработка отработанных моторных масел на нефтеперерабатывающих предприятиях. Прекращена практика отправки отработанных нефтепродуктов на экспорт в связи с существенным ростом транспортных тарифов. Регенерация отработанных нефтепродуктов также практически не осуществляется из—за морального и физического износа оборудования маслорегенерационных станций. Таким образом фактически остались только два варианта повторного использования отработанных нефтепродуктов: использование на технологические нужды и в качестве котельного топлива. Обеззоливание отработанных моторных масел осуществляется слабым раствором серной кислоты в воде. По этой технологии отработанные моторные масла при температуре 50—80°С смешиваются с раствором серной кислоты в соотношении 10:1 в реакторе с защитным антикоррозионным покрытием. После отстоя полученная смесь разделяется на два слоя. Нижний слой, содержащий воду, непрореагировавшую кислоту и высокозольный нефтешлам, сливается для последующей нейтрализации щелочными соединениями и уничтожения. Верхний слой после нейтрализующей промывки щелочным раствором и осушки представляет собой товарное котельное топливо из отработанных нефтепродуктов, пригодное для сжигания наравне с высококачественными мазутами. Выход котельного топлива по этой технологии со­ставляет 90—95% от исходного осушенного сырья. Расход серной кислоты составляет 0,5—1% на исходное сырье в зависимости от его зольности. Технология пиролиза отработанных моторных масел использует свойство высокомолекулярных нефтепродуктов при повышенных температурах разлагаться до органических соединений с меньшим молекулярным весом и, соответственно, меньшей вязкостью и низкой температурой вспышки. Эту технологию, как правило, используют для переработки отработанных моторных масел в дизельное или печное топливо. Процесс пиро­лиза циклический с периодом около 85 часов осуще­ствляется при постепенном повышении температуры с 400 до 700'С. В результате такого термического воздей­ствия из отработанных моторных масел образуется око­ло 90% товарного печного топлива, примерно 4% воды, 4% нефтяного кокса и около 2% углеводородных газов. Образовавшиеся углеводородные газы и около 4% печ­ного топлива используется на обеспечение нагрева са­мой установки, а кокс может служить топливом для ко­тельных, работающих на угле. Помимо технологий переработки отработанных моторных масел в топлива, в мировой практике известно не менее 15 процессов, используемых для их регенерации с целью получения базовых или товарных смазочных масел. Эти технологии более эффективны с позиций экологии, поскольку обеспечивают многократное использование масел. Однако эти технологии весьма сложные, дорого­стоящие и, при современных сравнительно низких ценах на сырую нефть, экономически менее выгодны по срав­нению с переработкой отработанных моторных масел в топливо. Каждая технология регенерации отработанных моторных масел сочетает в себе один или несколько следующих процессов: • отстой, центрифугирование и фильтрация (отделение воды, механических и твердых примесей); • атмосферная перегонка (отделение топливных фракций); • вакуумная перегонка (выделение дистиллятных масляных фракций); • тонкопленочное вакуумное испарение (выделение тяжелых масляных дистиллятов); • сернокислотная очистка (отделение присадок, смол и других продуктов окисления масел); • очистка сжиженным пропаном (отделение присадок,смол и других продуктов окисления масел); • контактная очистка адсорбентами (доочистка от смол и органических кислот); • каталитическая гидроочистка водородом (удаление непредельных, сернистых и окисленных углеводородов). Наиболее распространенным процессом регенерации отработанных масел в настоящее время является процесс кислотно-контактной очистки. Этот процесс разработан и используется уже более полувека, но в последнее время установки с использованием такой схемы уже не строят. Процесс включает четыре ступени (рис. 10): Рисунок 10. Схема кислотно-контактной очистки отработанных масел • атмосферная перегонка (отделение топливных фракций); • сернокислотная очистка (отделение присадок, смол идругих продуктов окисления масел); • контактная очистка адсорбентами (доочистка от смоли органических кислот); • вакуумная перегонка (выделение дистиллятных масляных фракций). Вторичные рафинаты вакуумной перегонки используют без дополнительной обработки в качестве базовых масел для приготовления товарных композиций. Тяжелые газойли и остатки, получаемые при перегонке, используют в качестве топлива для собственных нужд предприятия и для производства пара. Кислый гудрон нейтрализуют известью, перемешивают с отработанным маслом и сжигают в специальных печах. Там где это невозможно из-за больших выбросов сернистого газа, кислый гудрон может быть использован в качестве сырья для производства сульфатов. Фирма «Meinken» разработала процесс, в котором кислый гудрон смешивают с отбеливающей глиной и полученный продукт используют в качестве топли­ва для производства цемента без отрицательных послед­ствий для качества цемента и окружающей среды. Тем не менее основным недостатком этого процесса является обпазование труднoутилизируeмoro кислого гудрона. т Шламы очистных сооружениий, загрязненные нефтепродуктами материалы Отработанные масляные фильтры, промасляная ветошь, почва и песок, загрязненные нефтепродуктами, нефтесодержащие воды и нефтесодержащие шламы, образущиеся на очистных сооружениях автотранспортного комплекса — автопредприятиях, предприятиях автосерви­а, автозаправочных комплексах, автомойках и т.д. расматриваются совместно по двум основным причинам. Во-первых, все они содержат отработанные масла или нефтепродукты. Во-вторых, они не являются вторичным сырьем, поскольку не существует технологий их перераотки с целью производства продукции. Кроме того эту группу отходов запрещено размещать на полигонах из-за наличия в них нефтепродуктов. Поэтому, в целях защиты окружающей природной среды, все отходы, входящие в эту группу, требуют обезвреживания или уничтожения. Оба эти термина обозначают переработку отходов, приводящую к уменьшению опасного действия содержащихся в них вредных и представляющих опасность компонентов. В прежние годы эта категория отходов не подлежала статистической отчетности, и проблема не афишировалась как таковая. Но и сейчас, при заметном ужесточении при­родоохранного законодательства, эти нефтесодержащие отходы практически в полном объеме продолжают размещать на полигонах для бытовых и промышленных отходов, фактически усугубляя долговременное загрязнение почвы и грунтовых вод нефтепродуктами. Для обезвреживания отходов этой группы предложено две промышленные технологии: биологическое и термическое разложение. Биологическая технология обезвреживания осуществляется на специальных полигонах, представляющих собой бетонированную площадку. Для обезвреживания нефтеотходы смешивают с опилками, соломой, торфом или аналогичными растительными субстратами и размещают на герметичном бетонном основании слоем толщиной 0,6— 1 метр. Полученную и распределенную таким образом смесь методом полива пропитывают питательным раствором, содержащим специальную культуру микроорганизмов, питающихся органическими соединениями нефтяного происхождения. Продолжительность процесса зависит от температуры, влажности и активности бактерий и составляет летом 3—4 месяца, а зимой 4—6 месяцев. В результате получается компост пригодный в качестве низкосортного удобрения. Основным недостатком этой технологии является проблема инертных для биологического разложения компонентов, содержащихся в нефтеотходах. Они, в частности, соединения тяжелых металлов и высокомолекулярные органические соединения, остаются неизменными в составе получаемого компоста, что ставит под вопрос его экологическую безопасность. Термическое разложение этой группы отходов осуществляется в специальных двухкамерных печах, подача сырья в которые может осуществляться как шнеком, так и через форсунки. Отходы подаются в первую камеру сгорания, температура в которой автоматически поддерживается на уровне 1000°С. В этой камере при естественном подсосе воздуха происходит газификация отходов с одновременным озолением негорючих компонентов. Образовавшиеся газы поступают во вторую камеру, предназначенную для их дожита. В этой камере с помощью принудительной подачи автоматически поддерживается избыток воздуха, обеспечивающий полноту сгорания. Дымовые газы с температурой 1400—150СГС из второй камеры поступают в паровой котел специального антикоррозионного исполнения, защищенный от воздействия агрессивных газов и золы. После парового котла дымовые газы с температурой 500—600'С поступают в систему пылеулавителей, выполненных по схеме последовательных фильтров циклонного типа. Далее дополнительно охлажденные газы поступают в скруббер, в котором посредством орошения щелочным раствором очищаются от сернистого газа, окислов азота, фосфора и хлора. Очищенные таким образом газы принудительным вентилированием выводятся в дымовую трубу высотой не менее 25 метров. Образующаяся зола постоянно удаляется из камеры сгорания шнеком. Таким образом термическое разложение нефтесодержащих отходов позволяет обезвредить их до дымовых газов, аналогичных выбросам газовой котельной, и сухих твердых озоленных продуктов, пригодных для размещения на полигонах для промышленных отходов. Одновременно такая установка успешно выполняет роль обычной котельной для производства пара. Рекомендации по утилизации отходов АТК Даже такой краткий обзор дает представление о сложности решения проблемы отходов автотранспорта, включающей экологические, административные, правовые, финансовые, организационные и технологические аспекты. Перечисленные аспекты фактически предопределяют стратегию решения рассматриваемой проблемы. Очевидно, что в каждом регионе или субъекте Федерации необходимо разработать собственную долговременную программу решения проблем, связанных с отходами. На начальном этапе разработки такой программы необходимо: • провести анализ состояния действующего законодательства Российской Федерации и конкретного регионаподанной проблеме; • оценить объемы и источники образования отходов; • провести инвентаризацию существующих предприятий, перерабатывающих отходы или способные осуществлять эту деятельность; • определить, что должно быть достигнуто; • наметить общий перечень недостающего. В окончательном виде такая программа должна включать: • концепцию правового обеспечения решения проблемы, перечень законодательных и нормативных актов, которые необходимо разработать для реализации намеченной программы; • четко сформулированную систему штрафных и иныхсанкций к нарушителям правил обращения с отходами; • план реализации мероприятий, включающий организационные, финансовые и технические аспекты, а также систему постоянного учета образования и движения отходов. Все изложенное подтверждает чрезвычайную сложность решения проблемы отходов, но мировой опыт свидетельствует о возможности ее решения. Основные понятия отходов Отходами называются продукты деятельности человека в промышленности, не используемые непосредственно в местах своего образования и которые могут быть реально или потенциально использованы как сырье в других отраслях хозяйства или в ходе регенерации. Отходами производства, вообще, и, в частности, пищевых производств, являются остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшихся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные физические свойства. Отходами производства также могут считаться продукты, образовавшиеся в результате механической и физико-химической переработки сырья, получение которых не является целью данного производства, отходы потребления — непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению. По возможности использования, различаются утилизируемые и не утилизируемые отходы. Для первых существует технологии переработки и вовлечения в хозяйственный оборот, для вторых – технологии использования, к сожалению, в настоящее время отсутствуют. Промышленные отходы зачастую являются химически неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными химико-физическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования. В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности, от чего зависят затраты на переработку или захоронение. Классификация промышленных отходов К чрезвычайно опасным отходам, относятся отходы содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему (HgCl2), хромовокислый и цианистый калий, соединения сурьмы, в том числе SbCl3 - треххлорную сурьму, бензапирен и др. Токсичность соединений ртути (Hg) заключается во вредном воздействии катиона Hg2+. В организм ртуть попадает, как правило, в неионной форме. Ртуть вступает в соединение с белковыми молекулами в крови, в результате чего образуются прочные или не очень комплексные соединения - металлопротеиды. При этом страдают тиоловые энзимы и в организме возникают глубокие нарушения функций центральной нервной системы, что приводит к инертности корковых процессов в мозге. Воздействие соединений ртути при остром отравлении у животных проявляется в потере аппетита, жажде, общей слабости, возникновении катаракты на слизистой глаз, возможны судороги и внезапная смерть при поражении двигательных узлов сердца и спинного мозга. У выживших через 1 – 2 часа происходит поражение желудочно-кишечного тракта, через 5 суток – поражение почек, перерождение клеток печени. У человека при отравлении сулемой и другими солями ртути - головные боли, поражение десен, стоматит, набухание лимфатических и слюнных желез, иногда повышенная температура. В тяжелых случаях некроз почек и через 5-6 дней смерть. В достаточно легких случаях - потеря аппетита, тошнота, рвота (иногда с кровью), язва желудка и двенадцатиперстной кишки. При хроническом отравлении у людей и животных поражается нервная система (резкая переменчивость активности), изменения в клетках коры больших полушарий мозга, ствола спинного мозга, периферийных нервах. Среди людей, больных туберкулезом, при поражении солями ртути наблюдается высокая смертность. Общее воздействие на организм цианида калия (KCN) и других солей синильной кислоты (HCN) вызывает нарушение дыхания, резкое понижение способностей тканей потреблять доставляемый кислород. При хроническом отравлении возможно нарушение продуцирования гормона щитовидной железы, тяжелое поражение дыхательных путей, головная боль, похудение, нарушение потенции и либидо, развитие анемии, лейкопения, поражение почек, ухудшение зрения и слуха, на коже образуется хроническая экзема. Смертельная доза KCN для человека — 0.12 г, иногда переносятся большие дозы, замедление действия возможно при заполнении желудка пищей. Соединения сурьмы (Sb) вызывают раздражения слизистых дыхательных путей и пищеварительного тракта, кожи. При хроническом отравлении данные вещества способны вызывать нарушение обмена веществ, негативно влияющие на нервную систему и сердце. При гидролизе соединений хлорида сурьмы (SbCl3)с водой в организме образуется соляная кислота (HCl), приводящая с острому воспалению легких и дыхательных путей и опасному воздействию на пищеварительную систему. SbCl3 раздражает глаза, вызывает тошноту, рвоту, при попадании в желудок, мышечную слабость, в результате - судороги, сердечная слабость, коллапс, смерть. Бензапирен (1,2-бензапирен) сильное канцерогенное вещество, получаемое при производстве каменноугольной смолы (содержание 0.001-1%), каменноугольного пека (1.5-2%), сланцевой смолы (до 0.2 %), сланцевых масел, - содержится в сырой нефти, нефтепродуктах, древесном дыме, продуктах пиролиза древесины и торфа. 1,2-бензпирен обладает канцерогенной активностью в отношении человека и животных. Возможно развитие раковых опухолей самых различных органов: легких, желудка, и многих других. Действие канцерогенов на организм происходит при его взаимодействии с элементами клетки. Существуют гипотезы, что такие соединения не играют самостоятельной роли, а только создают условия для онкогенных вирусов. ПДК бензапирена в атмосферном воздухе составляет 0.01 мкг/м3. К высоко-опасным отходам относятся соединения, содержащие хлораты меди, сульфаты меди, щавелевокислую медь, оксиды трехвалентной сурьмы, соединения свинца. Свинец (Рb)- яд, действующий на все живое, в особенности на нервную систему, кровь, сосуды; в меньшей степени действует на эндокринную и пищеварительную системы. Активно влияет на синтез белка, энергетический баланс клетки и ее генного аппарата, возможно денатуративное действие, подавление ферментативных процессов, выработка неполноценных эритроцитов из-за поражения кроветворных органов, нарушение обмена веществ. Медь (Cu) содержится в организме главным образом в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в кроветворении. Во вредном действии избытка меди решающую роль, по-видимому, играет реакция катиона Сu2+ с SH-группами ферментов (фриден), реакция соединения меди с белками тканей верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. С колебаниями содержания Cu в сыворотке и коже связано появление депигментации кожи. Токсичность хлорида меди СuСl2 проявляется как действие катиона меди Сu2+ и образующейся в организме соляной кислотой (HCl). Попадание в желудок животных солей сульфата меди (CuSO4) вызывает анемию, язву желудка, изменения в печени, кровоизлияние в почках, смерть. При вдыхании поражение верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, поражение центральной нервной системы. У людей попадание сульфата меди или ацетата меди Сu(СH3СОО)2 в желудок вызывает тошноту, болевые ощущения в желудочно-кишечном тракте, анемия, при почечной недостаточности – смерть. При хронической интоксикации медью или ее солями – функциональное расстройство нервной системы, нарушение функции печени и почек. К умеренно-опасным отходам относятся отходы, содержащие оксиды свинца (РbО, РbО2), хлорид никеля (NiCl2),четыреххлористый углерод (ССl4). При остром отравлении хлоридом никеля (NiCl2) возникает возбуждение, угнетение, покраснение слизистых оболочек и кожи. Длительное воздействие вызывает снижение числа эритроцитов. К малоопасным отходам относятся отходы, содержащие сульфат магния (MgSO4), фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых флотационным способом с применением аминов. Магний способствует изменениям содержания SH-групп во внутренних органах, нарушению нуклеинового обмена. У людей поражается носовая полость, выпадают волосы. Действие собственно сульфата магния (MgSО4) на кожу приводит к дерматологическим заболеваниям. Фосфаты – это смеси различных веществ, которые содержат полностью или частично, соединения фосфора; многие из них применяются в качестве удобрений. Поскольку анион фосфорной кислоты является физиологическим, общее токсическое действие ее солей возможно лишь при весьма высоких дозах. Попадание пыли фосфатов в организм развивает пневмосклероз, сокращение бронхов и кровеносных сосудов. Токсичность многих фосфоритов зависит от примеси фтора. Наиболее ядовита нитрофоска — смесь моно- и диаммония фосфатов c нитратом калия KNO3. При контакте с фосфатами у человека могут развиваться дерматиты: сыпь, жжение и зуд, отек кожи лица - жжение в глазах, слезоточивость, выпадение радужной оболочки, хотя быстро отходящие. Течение в целом благоприятное, но при осложнениях возможно развитие пневмонии, бронхита. Хлорид цинка (ZnCl2) используется для консервирования древесины и в целлюлозно-бумажной промышленности. У человека поражаются дыхательные пути, иногда желудочно-кишечный тракт, реже возникает язва желудка. ПДК хлорида цинка - 1 мг/м3. Сульфат цинка или цинковый купорос (ZnSО4·7Н2О) – раздражитель дыхательных путей животных, желудочно-кишечного тракта. Вызывает малокровие, задержку роста. У человека может развиться повышенная заболеваемость органов дыхания, пищеварения, кровообращения, кожи. Принадлежность к группам определяется по классификатору промышленных отходов, расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества (например, ПДК) и экспериментальным путем. Электрохимические методы очистки сточных вод. Для очистки СВ от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через СВ постоянного электрического тока. Электрохимические методы позволяют извлекать из СВ ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологической схеме очистки, без использования химических реагентов. Анодное окисление и катодное восстановление Эти процессы разработаны для очистки СВ от растворенных примесей (цианидов, роданидов, аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений.). В процессах электрохимического окисления вещества полностью распадаются до СО2, NНз и воды или образуются нетоксичные вещества. В качестве анодов используют электролитически нерастворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, которые наносят на титановую основу. Анодное окисление применяют для очистки от цианидов, роданидов, сульфид-ионов, фенолов. Катодное восстановление применяют для удаления из СВ ионов металлов с получением осадков, для перевода загр. вещества в менее токсичные соединения или в легко выводимую из воды форму (осадок, газ). Его можно использовать для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов Рb2+, Sn2+, Hg2+, Cu2+, As3+, Cr6+. Катодное восстановление металлов происходит по схеме (осадок) Рисунок 1Электрокоагуляция. При использовании нерастворимых электродов коагуляция может происходить в результате электрофоретических явлений и разряда заряженных частиц на электродах, образования в растворе веществ (хлор, кислород), разрушающих сольватные соли на поверхности частиц. Такой процесс можно использовать для очистки вод при невысоком содержании коллоидных частиц и низкой устойчивости загрязнений. Под действием тока происходит растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксидными группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев. Наступает интенсивная коагуляция. Можно использовать для очистки от эмульсий нефтепродуктов, масел, жиров (электрокоагулятор представляет собой ванну с электродами). Электрофлотация. В этом процессе очистка СВ от взвешенных частиц проходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки О2, а на катоде — Н2. Поднимаясь в СВ, эти пузырьки флотируют взвешенные частицы. При использовании растворимых электродов происходит образование хлопьев коагулянтов и пузырьков газа, что способствует более эффективной флотации. Основную роль при электрофлотации играют пузырьки, образующиеся на катоде. Размер пузырьков водорода значительно меньше, чем при других методах флотации. Из пересыщенных растворов мельчайшие пузырьки выделяются на поверхности частичек загрязнений и тем самым способствуют эффекту флотации. Электродиализ. Процесс очистки СВ электродиализом основан на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембран. Этот процесс широко используют для опреснения соленых вод. Процесс проводят в электродиализаторах, простейшая конструкция которых состоит из трех камер, отделенных одна от другой мембранами. В среднюю камеру заливают раствор, а в боковые, где расположены электроды, — чистую воду. Анионы током переносятся в анодное пространство. На аноде выделяется кислород и образуется кислота. Одновременно катионы переносятся в катодное пространство. На катоде выделяется водород и образуется щелочь. По мере прохождения тока концентрация солей в средней камере уменьшается до тех пор, пока не станет близкой к нулю. За счет диффузии в среднюю камеру поступают ионы Н+ и ОН-, образуя воду. Этот процесс замедляет перенос ионов соли к соответствующим электродам. При использовании электрохимически активных (ионообменных) диафрагм повышается эффективность процесса и снижается расход электроэнергии. Ионообменные мембраны проницаемы только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных ионов. Для обессоливания воды применяют гомогенные и гетерогенные мембраны. Гомогенные мембраны состоят только из одной смолы и имеют малую механическую прочность. Гетерогенные мембраны представляют собой порошок ионита, смешанный со связующим веществом – каучуком, полистиролом, метилмеркаптаном и др. Из этой смеси вальцеванием получают пластины. Мембраны должны обладать малым электрическим сопротивлением. На эффективность работы электродиализатора большое влияние оказывает расстояние между мембранами. Обычно оно составляет 1-2 мм. Во избежание засорения мембран сточные воды перед подачей в электродиализатор должны быть очищены от взвешенных и коллоидных частиц.