1 Источники загрязнения воздуха и их классификация 5 2 Методы очистки 7

• Название: 1 Источники загрязнения воздуха и их классификация 5 2 Методы очистки 7
• Дата: 11.03.2019
• Размер: 42 Kb.
• Имя файла: REFERAT_NA_TEMU_METODY_OChISTKI_VOZDUKhA_MOISEEVOJ_ANNY_SERGEEVN.docx
• Тип: Реферат; #70100

Содержание

Введение 3

1 Источники загрязнения воздуха и их классификация 5

2 Методы очистки 7

2.1 Абсорбционный метод 7

Источники информации 14

Введение

В последнее десятилетие ХХ в. загрязнение атмосферы в Беларуси было довольно существенно. Ещё в 1985г. стационарными источниками в атмосферу было выброшено 1436,864 тыс. загрязняющих веществ. К 1990 г. эта цифра понизилась. В дальнейшем остановка многих промышленных предприятий, а также некоторые изменения технологии привели к снижению выбросов до 358,5 тыс. Однако в первые годы нового столетия они снова стали расти.

Среди отдельных областей «первенство» в загрязнении атмосферы промышленными выбросами в последние годы столетия принадлежало Витебской и Минской. Меньше всего выбрасывали в атмосферу республики предприятия Гродненской и Брестской областей. Эта же тенденция наблюдалась в начале нынешнего столетия.

В последнее десятилетие выбросы от стационарных источников на территории республики составляют около одной трети суммарных выбросов. Наибольшее загрязнение дают предприятия энергетики. Второе место составляют предприятия нефтеперерабатывающей промышленности. Среди отдельных предприятий являются: Новополоцкое ПО «Нафтан», Новолукомльская ГРЭС, Новополацкая ТЭЦ, Могилёвская ТЭЦ-2, Минская ТЭЦ-4, Мозырский НПЗ, ПО «Беларуськалий», Гродненское ПО «Азот».

Выбросы в атмосферу Беларуси от передвижных источников более существенны. Автотранспорт республики в окружающую среду поставляет огромное количество выбросов, объёмы которых существенно различаются по областям и отдельным городам. В 2002 году только в Минске «вклад» автотранспорта в загрязнение атмосферы достиг 81,2%. Практически весь парк большегрузных автомобилей, а также транзитные тягачи укомплектованы дизельными двигателями, что способствует ещё большему загрязнению среды.

Основные объёмы выбросов от автотранспорта приходятся на оксид углерода. В 2003 году транспортом было выброшено 87% его выбросов на территории республики. Доля формальдегида в суммарном индексе загрязнений составляет 50-80%. Кроме того автотранспорт выбрасывает огромное количество сажи. В 2000 году её выбросы составили 26,5 тыс. Вместе с ней в окружающую среду попадает бензапирен, содержание которого 15 лет назад было достаточно высокое. Однако в последующие годы отмечена тенденция к заметному сокращению концентрации бензапирена в воздушной среде городов республики. Существенно загрязнение свинцом и другими тяжёлыми металлами воздушной среды и почв Беларуси.

Загрязнение атмосферы промышленностью и транспортом отражается на состоянии воздушной среды в отдельных городах. В целом за последнее 20-25 лет наибольшие объёмы выбросов в воздушный бассейн республики приходились на Новополоцк. Наиболее «грязными» городами в расчёте на одного жителя являются: Новополоцк (638 кг), Солигорск (102 кг), Светлогорск (101кг), Слуцк (94кг), Полоцк (71кг). Среди отдельных загрязнителей воздушной среды в городах Беларуси в настоящее время значительны выбросы твёрдых веществ (Минск, Гродно, Солигорск, Костюковичи), диоксид серы (Новополоцк, Солигорск, Минск, Гомель), оксида углерода (Минск, Жлобин, Новополоцк, Гродно), оксида азота (Новолукомль, Минск, Гомель, Новополоцк), аммиака (Гродно, Гомель, Минск). Среднегодовой уровень загрязнения воздуха некоторыми из них может быть весьма существен.

Изменение хозяйственной деятельности, внедрение новых технологий на предприятиях, улучшение очистки отходящих газов, естественно, сказалось на объёмах выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Однако разовые концентрации основных и специфических примесей при неблагоприятных метеоусловиях в большинстве промышленных центров ещё превышали стандарты качества в 2 и более раза.

1 Источники загрязнения воздуха и их классификация

Все источники загрязнения делятся на группы:

1. 
   естественные или природные, которые охватывают факторы, обусловленные активностью самой планеты и никоим образом не зависящие от человечества.
   
2. 
   искусственные или антропогенные загрязнители, связанные с активной деятельностью человека.
   

По характеру загрязнения:

1. 
   физические загрязнители включают шумы, вибрации, электромагнитные и тепловые излучения, радиацию, механические воздействия.
   
2. 
   биологические загрязнители могут иметь вирусную, микробную или грибковую природу. К данным загрязнителям относятся как сами витающие в воздухе патогенные микроорганизмы, так и выделяемые ими продукты жизнедеятельности и токсины.
   
3. 
   источники химического загрязнения воздуха жилой среды охватывают газообразные смеси и аэрозоли, например, тяжёлые металлы, диоксиды и оксиды различных элементов, альдегиды, аммиак.
   

Антропогенные загрязнители.

По характеру источников:

1. 
   транспортные.
   
2. 
   бытовые — возникающие в процессах переработки отходов или сгорания топлива.
   
3. 
   производственные, охватывающие вещества, образующиеся во время технических процессов.
   

По составу подразделяются:

1. 
   химические (аэрозольные, пылевидные, газообразные химикаты и вещества),
   
2. 
   механические (пыль, сажа и другие твёрдые частицы) и радиоактивные (изотопы и радиация).
   

Природные источники:

1. 
   Активность вулканов. Из недр земной коры при извержениях поднимаются тонны кипящей лавы, при сгорании которой образуются клубы дыма, содержащие частицы горных пород и слоёв грунта, сажа и копоть. Также процесс сжигания может порождать и прочие опасные соединения, например, оксиды серы, сероводород, сульфаты. И все эти вещества под давлением выбрасываются из кратера и сразу устремляются в воздушную среду, способствуя её значительному загрязнению.
   
2. 
   Пожары, возникающие на торфяных болотах, в степях и лесах. Ежегодно они уничтожают тонны природного топлива, в процессе горения которого выделяются вредные вещества, засоряющие воздушный бассейн. В большинстве случаев возгорания обусловлены халатностью людей, а остановить стихию огня бывает крайне сложно.
   
3. 
   Растения и животные тоже неосознанно загрязняют воздух. Представители флоры могут выделять газы и распространять пыльцу, и всё это способствует засорению воздушного бассейна.
   
4. 
   Животные в процессе жизнедеятельности также выделяют газообразные соединения и прочие вещества, а после их смерти губительное влияние на среду оказывают процессы разложения.
   
5. 
   Пылевые бури. Во время таких явлений в атмосферу поднимаются тонны частиц грунта и прочих твёрдых элементов, которые неизбежно и значительно загрязняют окружающую среду.
   

Антропогенные источники загрязнения – обусловлены стремительным темпом развития цивилизации и всех сфер жизни людей.

Основные искусственные загрязнители:

1. 
   Автомобили – при сжигании топлива и во время работы двигателя из выхлопной трубы постоянным потоком выбрасываются выхлопные газы, в состав которых входят угарный и углекислый газы, бензапирен, углеводороды, альдегиды, оксиды азота.
   
2. 
   Деятельность промышленных предприятий.
   
3. 
   Использование котельных установок, атомных и тепловых электростанций. Сгорание топлива – это вредный и опасный с точки зрения загрязнения атмосферы процесс, в ходе которого выделяется масса различных веществ, в том числе токсичных.
   
4. 
   Ещё один фактор загрязнения планеты и её атмосферы – это повсеместное и активное использование разных видов топлива, таких как газ, нефть, уголь, дрова. При их сжигании и под воздействием кислорода образуются многочисленные соединения, устремляющиеся вверх и поднимающиеся в воздух.
   

2 Методы очистки

К основным способам очистки воздуха от различных вредных загрязнений относятся:

1. 
   абсорбционный метод;
   
2. 
   адсорбционный метод;
   
3. 
   термическое дожигание;
   
4. 
   термокаталитические методы;
   
5. 
   озонные методы;
   
6. 
   плазмохимические методы;
   
7. 
   плазмокаталитический метод.
   

2.1 Абсорбционный метод

Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. К абсорбентам предъявляются следующие основные требования:  хорошая растворимость парогазовых примесей, которая определяет емкость абсорбента; повышенная температура кипения (выше 150 ^оС), что уменьшает потери абсорбента; низкая вязкость, которая увеличивает скорость массо- и теплопередачи, перекачивания; избирательность при разделении газовых смесей; термохимическая устойчивость, что важно в циклических абсорбционных процессах. Вода как абсорбент применяется тогда, когда растворимость загрязняющего компонента в ней составляет сотни граммов в 1 л воды. Это примеси аммиака, хлористого и фтористого водорода и др. Для улавливания паров воды используют концентрированную серную кислоту, углеводородов — вязкие масла, метана — жидкий азот и т. п.

Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта. В качестве примеров можно назвать: получение минеральных кислот (абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);других веществ (абсорбция NH₃ водой для получения аммиачной воды и др.).
2.2 Адсорбционный метод

Адсорбционный метод являются одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированный уголь нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках.

Оксидные адсорбенты обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу оксидных адсорбентов относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

1. после адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования.

2. после адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию.

3. после очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем.
2.3 Термическое дожигание

Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО₂ и Н₂О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO₂ и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.
2.4 Термокаталитические методы

Каталитические методы газоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы от оксидов серы и азота, различных органических соединений, монооксида углерода и других токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовывать вредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать образования вторичных загрязнителей. Применение каталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска и изготовления пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевых катализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесей осуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористых гранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой.

В качестве эффективных катализаторов, находящих применение на практике, служат самые различные вещества – от минералов и простых массивных металлов до сложных соединений заданного состава и строения. Обычно каталитическую активность проявляют твердые вещества с ионными или металлическими связями, обладающие сильными межатомными полями. Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору — устойчивость его структуры в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакции превращаться в неактивные соединения.

Современные катализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью и селективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов и температур. Промышленные катализаторы, изготавливаемые в виде колец и блоков сотовой структуры, обладают малым гидродинамическим сопротивлением и высокой внешней удельной поверхностью.

Наибольшее распространение получили каталитические методы обезвреживания отходящих газов в неподвижном слое катализатора. Можно выделить два принципиально различных метода осуществления процесса газоочистки — в стационарном и в искусственно создаваемом нестационарном режимах.

1. Стационарный метод.

Приемлемые для практики скорости химических реакций достигаются на большинстве дешевых промышленных катализаторов при температуре 200-600°C. После предварительной очистки от пыли (до 20 мг/м³) и различных каталитических ядов (As,Cl₂ и др.), газы обычно имеют значительно более низкую температуру.

Подогрев газов до необходимых температур можно осуществлять за счет ввода горячих дымовых газов или с помощью электроподогревателя. После прохождения слоя катализатора очищенные газы выбрасываются в атмосферу, что требует значительныхэнергозатрат. Добиться снижения энергозатрат можно, если тепло отходящих газов использовать для нагревания газов, поступающих в очистку. Для нагрева служат обычно рекуперативные трубчатые теплообменники.

При определенных условиях, когда концентрация горючих примесей в отходящих газах превышает 4-5 г/м³, осуществление процесса по схеме с теплообменником позволяет обойтись без дополнительных затрат.

Такие аппараты могут эффективно работать только при постоянных концентрациях (расходах) или при использовании совершенных систем автоматического управления процессом.

Эти трудности удается преодолеть, проводя газоочистку в нестационарном режиме.

2. Нестационарный метод (реверс-процесс).

Реверс-процесс предусматривает периодическое изменение направлений фильтрации газовой смеси в слое катализатора с помощью специальных клапанов. Процесс протекает следующим образом. Слой катализатора предварительно нагревают до температуры, при которой каталитический процесс протекает с высокой скоростью. После этого в аппарат подают очищенный газ с низкой температурой, при которой скорость химического превращения пренебрежимо мала. От прямого контакта с твердым материалом газ нагревается, и в слое катализатора начинает с заметной скоростью идти каталитическая реакция. Слой твердого материала (катализатора), отдавая тепло газу, постепенно охлаждается до температуры, равной температуре газа на входе. Поскольку в ходе реакции выделяется тепло, температура в слое может превышать температуру начального разогрева. В реакторе формируется тепловая волна, которая перемещается в направлении фильтрации реакционной смеси, т.е. в направлении выхода из слоя. Периодическое переключение направления подачи газа на противоположное позволяет удержать тепловую волну в пределах слоя как угодно долго.

Преимущество этого метода в устойчивости работы при колебаниях концентраций горючих смесей и отсутствие теплообменников.

Основным направлением развития термокаталитических методов является создание дешевых катализаторов, эффективно работающих при низких температурах и устойчивых к различным ядам, а также разработка энергосберегающих технологических процессов с малыми капитальными затратами на оборудование. Наиболее массовое применение термокаталитические методы находят при очистке газов от оксидов азота, обезвреживании и утилизации разнообразных сернистых соединений, обезвреживания органических соединений и СО.
2.5 Озонный метод

Озонные методы применяют для обезвреживания дымовых газов от SO₂(NO_x) и дезодорации газовых выбросов промышленных предприятий. Введение озона ускоряет реакции окисление NO до NO₂ и SO₂ до SO₃. После образования NO₂ и SO₃ в дымовые газы вводят аммиак и выделяют смесь образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газа с озоном, необходимое для очистки от SO₂ (80-90%) и NO_x (70-80%)составляет 0,4 – 0,9 сек. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оценивают в 4-4,5% от эквивалентной мощности энергоблока, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода.

Применение озона для дезодорации газовых выбросов основано на окислительном разложении дурно пахнущих веществ. В одной группе методов озон вводят непосредственно в очищаемые газы, в другой газы промывают предварительно озонированной водой. Применяют также последующее пропускание озонированного газа через слой активированного угля или подачу его на катализатор. При вводе озона и последующем пропускании газа через катализатор температура превращения таких веществ как амины, ацетальдегид, сероводород и др.понижается до 60-80 °C. В качестве катализатора используют оксиды меди, кобальта, железа на носителе и др. Основное применение озонные методы дезодорации находят при очистке газов, которые выделяются при переработке сырья животного происхождения на мясо- (жиро-)комбинатах и в быту.
2.6 Плазмохимический метод

Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO₂, NO_x и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO₂ и NO_x, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH₄)₂SO₄ и NH₄NH₃, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

1. 
   недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлимых энергиях разряда;
   
2. 
   наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически;
   
3. 
   существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.
   

2.7 Плазмокаталитический метод

Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая — каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO₂ и H₂O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100°C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данного метода являются:

1. 
   большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³;
   
2. 
   при больших концентрациях вредных веществ (свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом.
   

Вывод

В реферате были рассмотрены источники загрязнения воздуха, а также основные методы его очистки, их характеристика, достоинства и недостатки. Однако, прежде всего, необходимо искать пути предотвращения загрязнения атмосферного воздуха.

Наиболее целесообразным является внедрение следующих мероприятий:

1) усовершенствование технологических процессов;

2) модернизация методов пылеулавливания;

3) подавление процессов образования вредных веществ.

Но в настоящее время, когда безотходная технология находится в периоде становления и полностью безотходных предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами и правилами.

Источники информации

1. 
   www/studwood.ru/1176432/ekologiya/sposoby_ochistki_vozduha
   

Дата доступа 5.11.2017

2. 
   www/stud.wiki/ecology/2c0b65625b3bc78b4c53b88421206c27_0.html
   

Дата доступа: 7.11.2017

3. Константинов, В.М. Охрана природы/ В.М. Константинов. – Москва–2003. –240 с.

4. Радкевич, В.А. Экология / В.А. Радкевич. – Минск: Вышэйшая. школа – 1998. – 159 с.

5. Чумаков, Л.С. Охрана природы/ Л.С. Чумаков. – Минск – 2003. – 300с.