Тема 2.1 Основи формування забруднювачів

Численні дослідження вчених-екологів засвідчують, що зі всієї кількості забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря, близько 90 % становлять газоподібні речовини і близько 10 % — тверді та рідкі частинки.

В атмосферу всього потрапляє близько 3 х 10° т газоподібних, рідких і твердих забруднювальних речовин. Зараз на частку людської діяльності припадає близько 10 % від цієї кількості. З інтенсивним розвитком промисловості кількість шкідливих викидів в атмосферу може збільшитися в декілька разів.

В індустріально розвинених країнах, таких як США, Англія, Німеччина, Японія та ін., кількість викидів в атмосферу забруднюючих речовин у цей час становить від 350 до 1000 кг за рік на одну особу. В 2010 році річні викиди шкідливих речовин в атмосферу, за прогнозами вчених, можуть сягнути приблизно 10° т.

Дамо характеристику викидам забруднюючих речовин, які відносять лише до антропогенних джерел, зокрема, на промислових підприємствах.

Викиди шкідливих речовин в атмосферу можна поділити на чотири групи: тверді, рідкі, теплові та парогазоподібні.

Причини утворення твердих речовин (виробничий пил) залежать від типу виробничого процесу та його характеру:

а) механічне оброблення різних речовин (буріння, розрівнювання, заповнення, подрібнення, розмелювання, полірування тощо);

б) транспортування сипких матеріалів (навантажувально-розвантажувальні процеси, просіювання, змішування тощо). У табл. 2.2 наведені середні концентрації пилу в повітрі робочих зон виробничих приміщень промислових підприємств за відсутності витяжної вентиляції.

Таблиця 2.2. Середні концентрації пилу в повітрі робочих зон виробничих приміщень

Одним із значних джерел викидів твердих речовин в атмосферу є металургійна промисловість, зокрема виробництва сирого чавуну (агломерація і доменні печі), сталі (кисневі конвертори та тандем-печі або двополюсні печі), феросплавів, ливарні дільниці та вагранки, коксові установки або генератори.

Основним небезпечним виділенням з доменних печей є колошниковий газ і доменний шлак, в яких є значна кількість пилу. Гранулометричний склад і концентрація та хімічний склад пилу в доменних газах суттєво відрізняються й залежать від фізичних і хімічних властивостей застосованої сировини. Кількість пилу, що утворюється в доменних печах, становить від 20 до 300 кг/т сирого чавуну, або від 2 до 30 % його виробництва. Концентрація пилу змінюється від 10 до 20 мг/м3. Хімічний склад пилу в процесі агломерації: 50 % заліза, по 10 % оксидів кремнію, кальцію та алюмінію, приблизно по 2 % вуглецю, сірки та оксиду магнію. Найбільшим джерелом виділення пилу на металургійних підприємствах є електродугові печі. З джерел літератури відомо, що на 1 т виробленої сталі виділяється 5—9 кг пилу.

Виділення твердих і рідких забруднень переважно базується за аналогічними принципами. їх зазвичай об'єднують у групу забруднень у вигляді "частинок".

Рідкі забруднення (туман, краплі) утворюються: а) при конденсації випарів; б) при розпилюванні або розтіканні рідин; в) у результаті хімічних або фотохімічних реакцій.

Пари можуть конденсуватися внаслідок охолодження в суміші з повітрям або іншим неконденсованим газом. Залежно від точки плавлення конденсованих речовин утворюються рідкі або інколи тверді частинки. Рідина знаходиться в рівновазі з парою при певній температурі й тиску. Якщо парціальний тиск пари в газі перевищує зрівноважуючий парціальний тиск насиченої пари при однаковій температурі, то вважають, що пара перенасичена. При досягненні критичного ступеня перенасичення починається конденсація. Пари речовин в газах конденсуються в основному на дрібнодисперсних пилових частинках унаслідок дії іонів, що знаходяться в атмосфері.

Теплові викиди трапляються під час спалювання, обпалювання, сушіння, плавлення, конденсування, карбонізації, газифікації, дистиляції тощо.