ВИЗНАЧЕННЯ АНТРОПОГЕННОГО ВПЛИВУ НА ПОВІТРЯНЕ СЕРЕДОВИЩЕ. ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ ЗАБРУДНЕНОСТІ АТМОСФЕРИ. СТАН ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА УКРАЇНИ

Мета:вивчити антропогенний вплив на повітряне середовище; визначення ступеня забрудненості атмосфери; стан повітряного середовища України; основні терміни.

План:

1. Визначення антропогенного впливу на повітряне середовище.

2. Визначення ступеня забрудненості атмосфери.

3. Стан повітряного середовища України.

З метою зменшення забруднення атмосферного повітря пилом та іншими шкідливими домішками потрібно на всіх промислових підприємствах організувати ефективне очищення відхідних газових викидів. Усі методи очищення можна розподілити на три групи: 1) механічні, 2) фізико-хімічні, 3) хімічні (схема).

Вибір методу очищення залежить від кількості відхідних газів та їхнього складу. Механічні методи застосовують для очищення вентиляційних та інших газових викидів від грубодисперсного пилу. В них пил відокремлюється під дією сили гравітації, інерції або відцентрової сили.

Механічне сухе пиловловлювання здійснюють в осаджувальних камерах, циклонних сепараторах, механічних та електричних фільтрах. В осаджувальних камерах очищують гази з грубодисперсними частками пилу розміром від 50 до 500 мкм (мікрометр) і більше. Ефективнішою є осаджувальна камера Говарда, в якій газовий потік розбивається на окремі секції. Незважаючи на незначний аеродинамічний опір і невисоку вартість, ці апарати застосовують рідко через труднощі їх очищення.

Значно поширеніші циклонні сепаратори.Циклонні сепараториефективно очищують гази, що містять частки розміром не менше як 25 мкм. Коефіцієнт корисної дії циклонів залежить від концентрації пилу та розмірів його часток. Середня ефективність знепилення газів у циклонах становить 78 — 86% для пилу розміром 30 — 40 мкм.

Основний недолік циклонів — значне спрацювання частин апарата пилом. Тому ці частини вкривають синтетичними матеріалами, або зносостійкими сплавами, що здорожує конструкцію апарату. Циклони використовують для очищення запилених газів і повітря з великими частками в різних галузях промисловості.

У фільтрах газовий потік проходить крізь пористий матеріал різної щільності й товщини. Очищення від грубодисперсного пилу здійснюють у фільтрах, заповнених коксом, піском, гравієм, насадкою різної природи і форми для очищення від тонко дисперсного пилу використовують фільтрувальний матеріал типу паперу, повсті, або тканини різної щільності. Останнім часом як фільтрувальні тканини широко використовують синтетичні матеріали та скловолокно, що можуть витримувати t 150 — 250˚ С, вони хімічно і механічно стійкіші і менш вологоємні порівняно з шерстю та бавовною. Останні дають змогу очищати гази з температурою не вище за 100˚ С. Головною перевагою рукавних фільтрів є висока ефективність очищення, яка досягає 99% для всіх розмірів часточок. Для тонкого очищення застосовують керамічні фільтри, фільтри з пластмас або скла. Ефективність пиловловлювання в них може досягати 99,99%, а температура очищуваного газу 500˚ С.

Для тонкого очищення газів від пилу використовують електрофільтри. Крім пилу вони можуть також очищати гази від аеро- та гідрозолів, тобто вловлювати більш дисперговані часточки. Електрофільтр складається з коронувального (негативного) і осаджувального (позитивного) електродів. Він живиться постійним струмом високої напруги (50 — 100 кВ). При напруженості електричного поля між електродами 15 кВ/см повітря іонізується і створює позитивні та негативні заряди. Заряджені частинки осідаються на часточки пилу, внаслідок чого вони рухаються до протилежно заряджених електродів і осідають на них. У сухих електрофільтрах для очищення поверхні електродів від пилу використовують струшувальні пристрої ударно-молоткового типу. За допомогою електрофільтрів очищають значні об'єми газів від пилу з розміром часточок 0,01 — 100 мкм за температурою газів до 500˚ С. Фільтри ефективно працюють при невеликих газових потоках, досягаючи ступеня очищення 99,9%.

Для підвищення ефективності роботи електроди інколи змочують водою. Такі електрофільтри називають мокрими. У мокрих пиловловлювачах запилений газ зрошується рідиною або контактує з нею.Найпростішою конструкцією є промивна башта, заповнена кільцями Рашіга, скловолокном або іншими матеріалами. До апаратів такого типу належать скрубери та труби Вентурі.Часто для видалення шламів, що утворюються, труби Вентурі доповнюють циклонами. Скрубер являє собою циліндричну або прямокутну башту, виготовлену з металу, цегли чи залізобетону. Скрубери працюють за принципом протитечії: газ рухаються з низу вгору, а поглинальна рідина (частіше вода) розпилюється форсунками з гори вниз. Швидкість газу у скруберах 1,0 — 1,5 м/с. Ефективність очищення газів залежить від змочуваності пилу і досягає 96 — 98%. Для вловлювання важко змочуваного пилу наприклад, вугільного, у воду додають поверхнево-активну речовину (ПАР). Скрубери можна застосовувати для холодних і гарячих газів, які не містять токсичних речовин (кислот, хлору тощо), оскільки вони видаляються в атмосферу разом з очищеним газом у вигляді туману.

У барботажних апаратах запилений газ пропускають крізь рідину (воду). Їх доцільне використовувати для очищення гарячих газів з часточками пилу розміром понад 5 мкм. Барботаж використовують також у пінних апаратах. Для створення піни у воду додають ПАР. Ефективність очищення в цих апаратах досягає 97 — 99%.

Недоліком мокрого очищення газів є те, що вловлений пил перетворюється на мокрий шлам. Для видалення останнього потрібно будувати шламову каналізацію, що здорожує конструкцію.Мокрі пиловловлювачі типу труби Вентурі характеризуються значними витратами електроенергії для подавання чи розбризкування води, особливо для уловлювання пилу з розміром часточок менш як 5 мкм. Під час очищення деяких газів можлива лужна або кислотна корозія. Значно погіршуються умови розсіювання через заводські труби відхідних газів, зволожених під час охолодження в апаратах цього типу.

В апаратах інерційного пиловловлювання різко змінюється напрямок потоку часточки пилу за інерцією вдаряються об поверхню, осаджуються і через розвантажувальний пристрій видаляються з апарату. У середині апаратів розміщенні пластини або кільця, об які вдаряється газ. Зверху апарати можуть зрошуватися водою. Тоді пил зних видаляється у вигляді шламу.

Ультразвукові апарати використовують для підвищення ефективності роботи циклонів або рукавних фільтрів. Ультразвук сприяє адгезії і закріпленню часточок пилу. Ці апарати ефективні у разі високої концентрації пилу в очищуваному газі. Для збільшення ефективності роботи апарату його зрошують водою. такі апарати в комплексі з циклоном застосовують для вловлювання сажі, туману, різних кислот тощо.

До фізико-хімічних методів очищення газових викидів належать абсорбція та адсорбція. Абсорбція — це процес хімічного осадження або зв'язування забруднювальних речовин під час пропускання очищуваного газу крізь рідкий поглинач. Апарати для такого очищення називають абсорберами. В цих апаратах очищуваний газ і абсорбувальна рідина рухаються на зустріч один одному. Абсорбцію застосовують для очищення повітря і відхідних газів, що містять токсичні забруднення — кислотні тумани, оксиди карбону (IV) і (II), ціанідну або ацетатну кислоти, сірчистий газ, оксиди нітрогену, різні розчинники тощо. Ефективність очищення становить 90 — 95%. Шлами після очищення можуть використовуватись для подальшого перероблення і отримання продуктів. Недоліком цих апаратів є ускладнення процесу видалення шламів у разі утворення важкорозчинних речовин.

Адсорбційний метод очищення газів це сорбція газуватих речовин на поверхні або в об'ємі мікропор твердого тіла. Тверду речовину, на поверхні або в об'ємі пор якої відбувається концентрування очищуваних речовин, називають адсорбентом. Поглинювані забруднювальні речовини, що перебувають у газовій або рідкій фазі, називають адсорбтивом, а після переходу в адсорбований стан — адсорбатом. У техніці використовують тверді адсорбенти з сильно розвиненою внутрішньою поверхнею. Найчастіше як адсорбент використовують активоване вугілля силікагель та глини, що мають велику поверхню. Один грам активованого вугілля має поверхню близько 5 км2. Вилучені з очищуваних газів речовини — адсорбтиви, які в подальшому видаляють шляхом десорбції, можуть бути використані для тих чи інших цілей. Цей процес називають регенерацією адсорбенту і здійснюють здебільшого нагріванням перегрітою парою.

Апарати в яких здійснюють адсорбцію називають адсорберами. Їх виконують вертикальними горизонтальними та з кільцевими полицями, на яких розташовують адсорбент. За розміром і формою часточок активоване вугілля буває гранульованим, і порошкоподібним. Гранульоване вугілля виготовляють у формі циліндриків діаметром від 2 до 5 мм, при чому висота циліндрика завжди більше від діаметра. Гранульоване вугілля застосовують переважно в установках зі стаціонарним шаром адсорбенту. Для збільшення поверхні та інтенсивності масообміну гранульоване вугілля подрібнюють і розсівають на фракції. Подрібнене вугілля використовують у процесах зі стаціонарним, рухомим і киплячим шаром адсорбенту. У цьому разі процес здійснюють у безперервному режимі і з застосуванням гранул вугілля з підвищеною міцністю проти стирання.

Перевагою безперервного процесу є повна його автоматизація, можливість здійснювати хроматографічне розділення суміші компонентів поряд з їх виділенням газу, зменшення витрат тепла на регенерацію вугілля. Недоліком методу є великі енергетичні витрати через високий опір шару адсорбенту.

Адсорбцією на активованому вугіллі очищають відхідні гази від гідроген-сульфіду у виробництві штучного волокна. За допомогою адсорбції на силікагелі очищають газові викиди від оксидів нітрогену. Цей метод широко застосовують для очищення викидних газів від багатьох інших шкідливих домішок.

Хімічні методи очищення викидних газів засноване на хімічному зв'язуванні шкідливих забруднювальних речовин. Дуже поширеним методом є хемосорбція, очищуваний газ промивають розчином речовин, що реагують із забруднювальними домішками.Так, для вловлювання оксидів нітрогену застосовують торфолужні композиції з гідроксидом кальцію або аміаком. У результаті хемосорбції утворюється добриво з 6 — 8% вмістом зв'язаного азоту у вигляді нітратів Ca і амонію.

Спалювання використовують для знешкодження горючих вуглеводнів, що не використовуються у виробництві. З економічного погляду це малоефективний процес, оскільки теплота не використовується і тільки призводить до теплового забруднення навколишнього середовища. Якщо концентрація горючих речовин недостатня для горіння, то застосовують термічне окислення. При цьому очищуваний газ спалюють у полум'ї пальника.