Охрана атмосферы

Атмосфера Земли возникла в результате географических и биологических явлений. Это необходимое условие существования жизни. Основные компонен­ты атмосферы (азот, кислород и углекислый газ) участвуют в биосферных про­цессах.

Современная практика охраны ОПС и воздушного бассейна в частности включает:

1) разработку соответствующих законодательных актов;

2) экологизацию технологических процессов;

3) организацию санитарно-защитных зон;

4) очистку выбросных газов от вредных веществ;

5) меры по снижению выбросов автотранспорта;

6) государственный экологический контроль за охраной атмосферного воздуха.

Загрязнение атмосферы может быть естественного и антропогенного про­исхождения. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат извер­жения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, вынос морских солей, процес­сы выветривания и другие.

Антропогенное загрязнение атмосферного воздуха существует с момента появления человека.

Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяются на две группы: газы и твёрдые частицы.

Кроме этого существуют физические (тепловые, световые, шумовые, электромагнитные, радиоактивные) и биологические загрязнители (микроор­ганизмы).

Все антропогенные источники загрязнения атмосферы подразделяются на стационарные (заводы, котельные) и передвижные (транспорт), организованные и неорганизованные.

Организованные источники – вредные вещества, выделяются через систе­му газоходов и воздуховодов (трубы, вентеляционные шахты и др.).

Неорганизованные источники выделяют загрязняющие вещества непос­редственно в атмосферу (негерметичное оборудование, терриконы при добыче угля).

Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят теплогенерирующие установки (ТЭС, котельные, печи); промышленные предприятия (металлурги­ческие, нефтехимические, машиностроительные, химические и др.). В крупных административных центрах основным источником загрязнения воздуха явля­ется автомобильный транспорт.

В результате антропогенного загрязнения в атмосфере происходят следу­ющие изменения: разрушение озонового слоя (причина-фреоны), кислотные дожди (NO, NO₂, SO₂), парниковый эффект (CO₂, CH₄, O₃, фреон – 12), фотохи­мический смог (NO, NO₂, O₃), ослабление самоочищения атмосферы (СО). Вы­зывающие подобные явления газы включены в состав основных загрязняющих веществ.

До сих пор не существует ГОСТа, оговаривающего понятие «чистый воз­дух». Чистым считают такой воздух, в котором содержание основных компонен­тов находится в пределах норм, а концентрация вредных примесей не превы­шает допустимых пределов. Для каждой из таких примесей устанав­ливается предельно – допустимая концентрация – ПДК, которая при действии на орга­низм человека в течение заданного промежутка времени не вызывает необра­тимых (патологических) изменений в нём.

Различают ПДК для атмосферного воздуха и для рабочей зоны, измеря­емого в мг/м³. Выделяют максимально разовые (ПДК м.р.) и среднесуточные (ПДК с.с). Для каждого предприятия устанавливают нормативы предельно-до­пустимых выбросов (ПДВ), которые с учётом суммы выбросов других источни­ков загрязнений, их рассеяний и превращений в атмосфере не создадут кон­центраций, превышающих ПДК м.р.

При защите атмосферы от промышленных выбросов проводят технологи­ческие мероприятия, которые включают в себя совершенствование технологи­ческого процесса (создание защитных технологических процессов, рециркуля­ция – повторное использование отходящих газов, безотходные технологии, заме­на вредных веществ в производстве безвредными, удаление серы из топлива, замена пламенного нагрева электрическим и др.) и обеспечение герметичности оборудования. Технологические выбросы, содержащие пыль и вредные газы должны в соответствии с требованиями санитарных норм подвергаться очистке перед выходом в атмосферу.

Очистку воздуха от пылей и капельных примесей проводит с помощью пыле- и туманоулавливающей аппаратуры четырёх групп:

1) сухие механические пылеулавливатели (пылеосушительные камеры, цик­лоны, ротационные, вихревые, радиальные и жалюзийные аппараты) в которых пыль и капли отделяются под воздействием сил тяжести, инерции или центро­бежной силы;

2) мокрые или гидравлические устройства (скрубберы Вентури, форсуно­чные и центробежные скрубберы, барботажно-пенные аппараты и др.) взвешен­ные частицы в которых улавливаются жидкостью;

3) фильтрующие устройства (фильтры из тканей, волокнистых матери­алов, насыпных зернистых слоёв), в них частицы оседают на пористые фильт­рующие материалы;

4) электрические пылеуловители (электрофильтры), в которых части­цы подзаряжаются и притягиваются к электродам противоположного знака. Эффективность пылеулавливания составляет 0,96-0,99.

Наиболее эффективны комбинированные методы очистки. Например, очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей до­очисткой в скрубберах Вентури, а также в электрофильтрах.

Способы очистки выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO₂, SO₂ и др.) подразделяют на три основные группы:

1) поглощение примесей путём применения каталитического превраще­ния (каталитический метод);

2) промывка выбросов растворителями примеси (абсорбционный метод);

3) поглощение газообразных примесей твёрдыми телами с ультрамикро­пористой структурой (методы хемосорбции и адсорбции).

Каталитический метод превращает вредные компоненты промышлен­ных выбросов в вещества безвредные (менее вредные) при химических реак­циях (добавлении катализаторов). Катализаторами могут быть платина, оксиды меди, марганцевая руда, которые выполняются в виде гранул, шаров, специ­альной проволоки и т.п. На катализаторах окисляются примеси этилена, пропи­лена, бутана, пропана, ацетона, спиртов и др. Этот метод применяют для ней­трализации выхлопных газов автомобилей.

Метод абсорбции заключается в поглощении вредных веществ жидким поглотителем, называемым абсорбентом, в качестве которого используется вода, кислые и щелочные растворы, вязкие масла.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твёрдыми и жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Хемосорбция наиболее выгодна при небольшой кон­центрации вредных веществ в отходящем газе.

Метод адсорбции применяется при поглощении вредных газов или паров твёрдыми сорбентами, имеющими развитую микропористую структуру. Акти­вированный уголь наиболее распространённый адсорбент. Он очищает газы от органических паров летучих соединений, дурно пахнущих примесей.