Требования в области охраны окружающей среды при установлении защитных и охранных зон
В связи с проявлением эффекта рассеяния примесей в атмосферном воздухе и в целях обеспечения устойчивого функционирования естественных экологических систем, защиты природных комплексов, природных ландшафтов и особо охраняемых природных территорий от загрязнения и другого негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности устанавливаются защитные и охранные зоны.
В целях охраны условий жизнедеятельности человека, среды обитания растений, животных и других организмов вокруг промышленных зон и объектов хозяйственной и иной деятельности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, создаются защитные и охранные зоны, в том числе санитарно-защитные зоны в кварталах, микрорайонах городских и сельских поселений – территории, зеленые зоны, включающие в себя лесопарковые зоны и иные зоны с ограниченным режимом природопользования.
Защита селитебных территорий и других объектов и зон градостроения от воздействия примесей (ЗВ), поступающих в атмосферу вместе с выбросами предприятий или их подразделений, осуществляется свободными территориями – санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Это территории определенной протяженности и ширины, располагающиеся между предприятиями (источниками загрязнения) и границами зон жилой застройки. Санитарно-защитная зона (СЗЗ) отделяет территорию промышленной площадки от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта с обязательным обозначением границ специальными информационными знаками. Территория санитарно-защитной зоны предназначена:– для обеспечения снижения уровня воздействия требуемых гигиенических нормативов по всем факторам воздействия за ее пределами;– создания санитарно-защитного барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки;– организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию и фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.Санитарно-защитная зона должна иметь последовательную проработку ее территориальной организации, озеленения и благоустройства на всех этапах разработки всех видов градостроительной документации, проектов строительства, реконструкции и эксплуатации отдельного предприятия и(или) группы предприятий.Для действующих предприятий проект организации санитарно-защитной зоны должен быть обязательным документом.Санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами(СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200–03) «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов» [3]определено, что источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека (загрязнение атмосферного воздуха и неблагоприятное воздействие физических факторов) являются объекты, для которых уровни создаваемого загрязнения за пределами промплощадки превышают ПДК и(или) ПДУ, и(или) вклад в загрязнение жилых зон превышает 0,1 ПДК.Настоящие требования не распространяются на предприятия, являющиеся источниками ионизирующих излучений.
Расчет СЗЗ регламентируется государственным стандартом. Для объектов, их отдельных зданий и сооружений с технологическими процессами, являющимися источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, в зависимости от мощности, условий эксплуатации, характера и количества выделяемых в окружающую среду загрязняющих веществ, создаваемого шума, вибрации и других вредных физических факторов, а также с учетом предусматриваемых мер по уменьшению неблагоприятного влияния их на среду обитания и здоровье человека, в соответствии с санитарной классификацией предприятий, производств и объектов устанавливаются следующие размеры санитарно-защитных зон:
– предприятия первого класса – 1000 м;– предприятия второго класса – 500 м;– предприятия третьего класса – 300 м;– предприятия четвертого класса – 100 м;– предприятия пятого класса – 50 м.Для автомагистралей, линий железнодорожного транспорта и метрополитена устанавливаются санитарные разрывы. Санитарный разрыв определяется минимальным расстоянием от источника вредного воздействия до границы жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта. Санитарный разрыв имеет режим СЗЗ, но не требует разработки проекта его организации. Величина разрыва устанавливается в каждом конкретном случае на основании расчетов рассеивания загрязнений атмосферного воздуха и физических факторов (шума, вибрации, ЭМП и др.).Для магистральных трубопроводов углеводородного сырья, компрессорных установок создаются санитарные разрывы (санитарные полосы отчуждения). Минимальные расстояния учитывают степень взрывопожароопасности при аварийных ситуациях и дифференцированны в зависимости от вида поселений, типа зданий, назначения объектов с учетом диаметра трубопроводов. Величина санитарного разрыва от населенного пункта до сельскохозяйственных полей, обрабатываемых пестицидами и агрохимикатами авиационным способом, должна составлять не менее 2000 м.Не допускается размещение в санитарно-защитной зоне коллективных или индивидуальных дачных и садово-огородных участков.При установлении протяженности СЗЗ учитываются господствующие направления ветров, т.е. она может в зависимости от розы ветров иметь различную протяженность в разных направлениях, но в любом случае – не ниже минимальной (нормативной). Размеры СЗЗ могут быть уменьшены за счет технологических мероприятий, например, систем очистки и обезвреживания загрязняющих веществ, снижения влияния иных вредных производственных факторов.
Размеры СЗЗ устанавливаются для промышленных, коммунальных, энергетических предприятий и предприятий по обслуживанию средств транспорта, станций и других объектов автомобильного, воздушного и водного транспорта, железнодорожного, а также метро, трамвайных путей, тоннелей, являющихся источниками неблагоприятных физических факторов, расчетным путем с учетом места расположения источников и характера создаваемого ими шума, инфразвука и других физических факторов. Обоснованность расчетов для установления СЗЗ должна быть подтверждена натурными замерами при приемке в эксплуатацию новых объектов.Размеры СЗЗ определяются в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормами допустимых уровней шума, инфразвука и других физических факторов на территории жилой застройки и жилых помещений.В целях защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи (ВЛ), устанавливаются санитарные разрывы. Санитарный разрыв ВЛ устанавливается на территории вдоль трассы высоковольтной линии, в которой напряженность электрического поля превышает 1 кВ/м.Для вновь проектируемых ВЛ (а также зданий и сооружений) допускается принимать границы санитарных разрывов вдоль трассы ВЛ с горизонтальным расположением проводов и без средств снижения напряженности электрического поля по обе стороны от нее на следующих расстояниях от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к ВЛ:– 20 м – для ВЛ напряжением 330 кВ;– 30 м – для ВЛ напряжением 500 кВ;– 40 м – для ВЛ напряжением 750 кВ;– 55 м – для ВЛ напряжением 1150 кВ.При вводе объекта в эксплуатацию и в процессе эксплуатации санитарный разрыв должен быть скорректирован по результатам инструментального обследования.Установление величины санитарно-защитных зон в местах размещения передающих радиотехнических объектов осуществляется в соответствии с действующими санитарными правилами и нормами по электромагнитным излучениям радиочастотного диапазона и методиками расчета интенсивности электромагнитного излучения радиочастот.2.5. Основные методы защиты биосферыот промышленных выбросов
Универсальных методов защиты биосферы, радикально решающих проблему борьбы с загрязнениями, пока не существует, и только сочетание нескольких научно обоснованных мероприятий в каждом конкретном случае может привести к желаемому эффективному результату.
Рассмотрим известные методы защиты окружающей среды от промышленных загрязнений.
Технологический метод – непосредственное воздействие на технологические процессы, являющиеся источниками загрязнения. При этом проблема устранения загрязнений решается радикально, но их разработка и внедрение связаны с трудоемкими дорогостоящими мероприятиями: реконструкцией предприятий и изменением существующей технологии; значительными капитальными затратами; проведением специальных научно-исследовательских проектно-конструкторских работ; решением сложных технологических и организационных задач не только научно-технического, но и социально-экономического плана.
Организационно-технический метод – уменьшение концентраций и уровней загрязнения на пути их распространения в биосфере. Этот метод предполагает борьбу при помощи технических средств с уже образовавшимся, результате существующего технологического процесса, загрязнением.
Планировочные мероприятия. Этот метод позволяет за счет рационального размещения источников загрязнения снизить их влияние на человека. Промышленное предприятие должно располагаться на возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет. Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по средней розе ветров (преимущественному направлению ветров) теплого периода года.
Производственные здания и сооружения промышленных предприятий обычно размещают по ходу производственного процесса. Вместе с тем цехи, выделяющие наибольшее количество вредных веществ, следует располагать на краю производственной территории со стороны, противоположной жилому массиву.
Средства защиты атмосферы.На практике реализуются следующие варианты использования средств защиты атмосферы:
– локализация токсичных веществ в зоне их образования, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение;
– локализация токсичных веществ в зоне их образования, очистка загрязненного воздуха, технологических и газовых выбросов или отработанных газов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере.
Классификация аппаратов очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу приведена на рис. 1 [4].
| Аппараты очистки |
| Пылеуловители |
| Туманоуловители |
| Аппараты для улавливания паров и газов |
| Аппараты многоступенчатой очистки |
| высокоскоростные |
| мокрые |
| фильтры |
| сухие |
| электрические |
| низкоскоростные |
| термические нейтрализаторы |
| адсорбционные |
| хемосорбционные |
| абсорбционные |
| уловители туманов и твердых примесей |
| уловители пыли и газов |
| пылеуловители |
Рис. 1. Классификация аппаратов очистки вентиляционных
технологических газовых выбросов
Таблица 1
Основные характеристики пылеуловителей
| Размер частиц, мкм | Аппарат | Эффективность очистки |
| 40–1000 | Пылеосадительные камеры | до 0,75 |
| 5–1000 | Циклоны | 0,85–0,95 |
| 0,05–100 | Фильтры тканевые, волокнистые, мокрые | 0,7–0,999 |
| 0,01–10 | Электрические пылеуловители | до 0,999 |
Пылеулавливающее оборудование отделяет твердые частицы от газового потока. Выбор метода и аппарата для улавливания пыли в первую очередь зависит от их дисперсного состава.
Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов, использующие инерционный механизм осаждения пыли.
Очищенный газ
| Очищенный газ |
| Вода |
| Газ |
Рис. 2. Циклон Рис. 3. Скруббер Вентури
Среди аппаратов мокрой очистки с осаждением частиц пыли на поверхность капель на практике более применимы скрубберы Вентури
(рис. 3). Запыленный поток газа через сопло Вентури1 подается со скоростью 15–20 м/с. В конфузорнойчасти сопла происходит разгон газа в узкой части сопла до скорости 30–200 м/с, сюда же через центробежную форсунку 2 подводится вода на орошение. В диффузорной части сопла поток тормозится до скорости 15–20 м/с и подается в каплеуловитель 3, выполненный в виде прямоточного циклона. К недостаткам мокрых пылеуловителей относится образование в процессе очисткишлама, что требует специальных систем для его переработки; вынос влаги в атмосферу; необходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеуловитель.
Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель жидкости, либо пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения. Броуновское движение характерно для частиц пыли не менее 1 мкм, которые не обладают достаточной кинетической энергией и при сближении обычно огибают капли.
В основе работы фильтров лежит процесс задерживания частиц примесей на пористых перегородках фильтроэлементов. Широко используются для изготовления фильтроэлементов различные ткани и войлоки из синтетических волокон, губчатая резина, пенополиуретан стружка, керамика, пористые металлы, гравий и др.
Электрический пылеуловитель. Работа электрического пылеуловителя основана на создании сильного электрического поля при помощи выпрямленного тока высокого напряжения, подводимого к коронирующим и осадительным электродам. При прохождении запыленного воздуха через зазор между электродами происходит ионизация молекул воздуха с образованием положительных и отрицательных ионов. Ионы, адсорбируясь на частицах пыли, заряжают их положительно или отрицательно, после чего пыль оседает на электродах с зарядом противоположного знака. Эти электроды периодически встряхиваются при помощи специального механизма, после чегопыль собирается в бункере, откуда удаляется. Принципиальная схема двухзонного электрофильтра типа ФЭ и РИОН приведена на рис. 4.
Рис. 4. Двухзонный электрофильтр ФЭ и РИОН:
1 и 2 – положительные и отрицательные электроды соответственно;
3 и 4 – осадительные электроды
В электрофильтре загрязненный воздух со скоростью V~2 м/с проходит ионизатор, в состав котороговходят положительные 1 и отрицательные 2 электроды. Зарядившиеся частицы пыли воздушными потоками увлекаются в осадитель, представляющий собой систему пластин осадительных электродов 3 и 4, где частицы оседают на пластинках противоположной полярности.
Туманоуловители.Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести.
Туманоуловители разделяют на низкоскоростные (рис. 5) и высокоскоростные (рис. 6).
В пространство между двумя цилиндрами 3, изготовленными из сеток, помещается волокнистый фильтроэлемент 4, который крепится через фланец 2 к корпусу туманоуловителя 1. Жидкость, осевшая на фильтроэлементе, стекает на нижний фланец 5 и затем через трубку гидрозатвора 6 и стакан 7 сливается из фильтра.
|
| Рис. 5. Фильтрующий элемент низкоскоростного туманоуловителя | Рис. 6. Высокоскоростной туманоуловитель |
Волокнистые низкоскоростные туманоуловители обеспечивают очень высокую эффективность очистки (до 0,999) газа от частиц размером менее 3 мкм и полностью улавливают частицы большего размера. Волокнистые слои формируются набивкой стекловолокна диаметром от 7 до 30 мкм или полимерных волокон (лавсан, ПВХ, полипропилен) диаметром от 12 до
40 мкм. Толщина слоя составляет 5–15 см.
На рис. 6 показана конструкция высокоскоростного волокнистого туманоуловителя с цилиндрическим фильтрующим элементом 1, который представляет собой перфорированный барабан с глухой крышкой. Vr = 2 – 2,5 м/с. В барабане установлен глубоко волокнистый войлок 2 толщиной 3–5 мм. Вокруг барабана по его внешней стороне расположен брызгоуловитель 3, представляющий собой набор перфорированных плоских и гофрированных слоев винипластовых лент. Брызгоуловитель и фильтроэлемент нижней частью установлены в слой жидкости. Высокоскоростные туманоуловители имеют меньшие габаритные размеры и обеспечивают эффективность очистки газа от тумана с частицами менее
3 мкм, равную 0,90–0,98 при Δр=1500 – 2000 Па. В качестве фильтрующей набивки в таких туманоуловителях используются войлоки из полипропиленовых волокон, которые успешно работают в среде разбавленных и концентрированных кислот (H2SO4, HCl, HF, Н3РО4, HNO3) и крепких щелочей.
Аппараты для улавливания паров и газов.Абсорберы.
Для высокоэффективного протекания процесса абсорбции применяют
различные абсорберы: насадочные башни, форсуночные, барботажно-пенные и другие скрубберы. Конструкция простейшей насадочной башни приведена на рис. 7. Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни, а очищенный покидает ее через верхнюю, куда при помощи одного или нескольких разбрызгивателей вводят чистый абсорбент, а из низшей отбирают обработанный раствор.
Химически инертные насадки, заполняющие внутреннюю полость колонки, предназначены для увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки. В качестве насадок используют тела различной геометрической формы, выполненные из керамики, фарфора, пластмассы, металла.
Рис. 7. Фото и конструкция насадочной башни
Отработанный раствор, покидающий абсорбер, обычно подвергают регенерации, десорбируя загрязняющее вещество, возвращают в процесс или выводят в качестве отхода.
Хемосорберы. Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Примером хемосорбции может служить очистка газовоздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково-щелочного раствора. При этом сероводород связывается оксисульфомышьяковой солью, находящейся в водном растворе:
Na4As2O2 + H2S = Na4As2S6O+ H2O. (2)
Проводя регенерацию раствора, получают в качестве побочного продукта серу:
2Na4As2S6O + О6 = 2Na4As2S5O2 + S2. (3)
Для реализации процесса хемосорбции используют те же аппараты, что и при абсорбции, – насадочные башни, различные типы скрубберов.
Адсорберы. Метод адсорбции основан на способности некоторых тонкодисперсных тел селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. Адсорбция подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения, а при хемосорбции происходит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбирующим веществом. Адсорберы применяют для очистки воздуха от паров растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов, сернистого ангидрида, паров ртути и т.д. В качестве адсорбентов, в зависимости от вида извлекаемого газа, применяют активированный уголь, авизированный глинозем, силикагель, синтетические цеолиты и другие вещества.
Конструктивно адсорберы выполняются в виде емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа. В качестве примера можно привести патроны с адсорбентом, применяемые в фильтрующих респираторах и противогазах.
Термические нейтрализаторы. Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав вентиляционных или технологических выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ.
Различают три схемы нейтрализации:
– прямое сжигание;
– термическое окисление;
– каталитическое дожигание.
Прямое сжигание используют в тех случаях, когда очищаемые газы обладают значительной энергией, достаточной для поддержания горения.
Примером такого процесса является факельное сжигание горючих отходов. Так нейтрализуют цианистый водород в вертикально направленных факелах на нефтехимических заводах.
Термическое окисление находит применение в тех случаях, когда очищаемые газы имеют высокую температуру, но не содержат достаточно кислорода, или когда концентрация горючих веществ незначительна и недостаточна для поддержания пламени. В первом случае процесс термического окисления проводят в камере с подачей свежего воздуха (дожигания СО, СnНm), а во втором – при подаче дополнительно природного газа.
Каталитическое дожигание используют для превращения токсичных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее токсичные путем их контакта с катализаторами. На практике в качестве катализаторов используют платину, палладий, оксиды меди, марганца, другие благородные металлы и их соединения. Данным методом обезвреживают оксиды углерода, летучие углеводороды, растворители, отработанные газы. В качестве примера рассмотрим реакцию окисления толуола, содержащегося в газовоздушных выбросах цехов окраски. Реакция протекает в присутствии марганцевой руды при температуре t = 250–350 °С:
С7Н8 + 9О2 = 7 СО2 + 4 Н2О. (4)
Каталитические методы очистки применяют и для нейтрализации выхлопных газов автомобилей.
Аппараты многоступенчатой очистки.Одноступенчатые системы не всегда обеспечивают высокоэффективную очистку выбросов. Для повышения эффективности очищаемые газы последовательно пропускают через несколько автономных аппаратов очистки или через один агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Многоступенчатую очистку применяют также и в том случае, когда необходима очистка воздуха одновременно от газов и твердых примесей, от твердых примесей и капельной жидкости, от нескольких газов.
Применение конкретных методов и соответствующих аппаратов зависит от вида загрязняющих веществ и от заданной степени очистки воздуха.
Процесс очистки от вредных примесей с применением любого способа очистки характеризуется рядом параметров, основными из которых являются эффективность очистки
η = (Рвх – Свых)/Свх, (5)
где Свх и Свых – массовые концентрации примесей в газе до и после очистки. Если очистка ведется в системе последовательно соединенных аппаратов, то их общая эффективность очистки определяется по формуле
η = 1 – (1 – η1) (1 – η2) … (1 – ηn), (6)
где η1, η2, … , ηn – эффективность очистки 1-го, 2-го, ... , n-го аппаратов.
Дата добавления: 2016-05-11; просмотров: 1373;