Методические_указания_БЖД_общий_курс. Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего образования
 Скачать 6.36 Mb.
|
|
2. Изучить сравнительные показатели оценки методов очистки промышленных выбросов. 3. Рассчитать сумму платы предприятия за загрязнение атмосферного воздуха до внедрения очистных сооружений и после внедрения. 1. Теоретическое введение. Атмосферный воздух над большинством регионов, как нашей страны, таки зарубежных стран, по своему составу давно отличается от требований, предъявляемых к составу чистого воздуха. Деятельность многих промышленных предприятий, транспорта, энергетических установок, животноводческих комплексов привела к тому, что в приземном слое атмосферы присутствуют такие вещества, как диоксид азота, фтористый водород, окись и двуокись углерода, формальдегид, аммиак, углеводороды, ртуть, свинец, кадмий и т.д. Присутствие таких вредных веществ во вдыхаемом человеком воздухе приводит не только к постепенному разрушению здоровья, но и к преждевременной смерти. По экспертным данным общее годовое число случаев смерти от загрязнения атмосферного воздуха составляет 16000 случаев на 15 миллионов человек, то есть 5% ежегодных случаев смерти. Промышленные выбросы - основные источники поступления загрязнителей в атмосферный воздух. Промышленные выбросы – это двухкомпонентная система основной фазой, которой является воздух или газа дисперсной фазой является твердые частицы или капельки жидкости. Наиболее эффективным направлением снижения выбросов и сбросов является создание безотходных технологических процессов, предусматривающих, например, внедрение замкнутых газообразных потоков. Однако до настоящего времени основным средством предотвращения вредных выбросов остается разработка и внедрение эффективных систем очистки газов. При этом под очисткой газа понимают отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника. Методов очистки промышленных выбросов от загрязнений в настоящее время разработано огромное множество. Их можно подразделить на сухие методы очистки мокрые методы очистки электрические методы очистки абсорбционные методы очистки адсорбционные методы очистки каталитические методы очистки термические методы очистки конденсионные методы очистки. Сухие, мокрые и электрические методы очистки применяются для очистки промышленных выбросов в виде пылей и туманов. 320 320 Сущность их в основном состоит в отделение газового потока от загрязняющих частиц, при пропускании газовой смеси через фильтры различных конструкций, или разделении смеси за счет гравитационных, инерционных или центробежных сил. Рекомендуемые способы очистки в зависимости от размера частиц приведены в таблице 1. Табл. 1. Размер частиц, мкм Способы очистки Аппараты 40 – 1000 сухой Пылеосадительные камеры 20 – 1000 сухой Циклоны диаметром 1-2 м 5 – 1000 сухой Циклоны диаметром м 20 – 100 мокрый Скрубберы 0,9 – 100 сухой Тканевые фильтры 0,05 – 100 сухой Волокнистые фильтры 0,01 - 100 электрический Электрофильтры Самыми простыми, но и малоэффективными аппаратами, применяемыми для сухих методов очистки, являются пылеосадительные камеры. Очистка воздуха от пыли в них осуществляется или за счет резкого снижения скорости газового потока, или за счет изменения направления движения газового потока. Оседание пыли происходит под действием силы тяжести или силы инерции. Широко распространена очистка воздуха от пыли в циклонах. Правильно подобранный циклон позволяет дать довольно высокую степень очистки. В циклонах воздушный поток движется по спиральной направляющей, под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и, теряя первоначальную скорость, падают вниз в его коническую часть, откуда периодически удаляются. В фильтрах запыленный воздух проходит через пористую перегородку которая и задерживает частицы пыли. Мокрые методы очистки основаны на использовании таких аппаратов по очистке газовой смеси, в основу деятельности которых положен принцип соприкосновения потока загрязненного газа с жидкостью. При этом осаждение частиц загрязнителей происходит на поверхность жидкости, на поверхность газовых пузырей или на капли жидкости. Чаще всего в таких аппаратах в качестве жидкости используется вода. Процесс осаждения частиц зависит от конструкции аппарата. По способу действия или в зависимости от контактирующей поверхности все аппараты мокрой очистки можно разделить на восемь видов полые газопромыватели; насадочные скрубберы тарельчатые (барботажные и пенные с подвижной насадкой ударно- инерционного действия (ротоклоны); центробежного действия механические газопромыватели; скоростные газопромыватели (скруббери Вентури и 321 321 эжекторные). Мокрые методы очистки по сравнению с сухими методами позволяют очищать взрыво- и пожароопасные смеси, повышают степень очистки, позволяют улавливать более мелкие частицы загрязнений. Относительно большой недостаток этих методов заключается в образовании шлама, те. уловленных загрязнителей, которые сливаются в сточные воды, что вызывает необходимость дополнительной очистки, но уже сточных вод. Принцип работы электрических методов заключается в осаждении заряженных частиц загрязнителей на осадительные электроды. Весь процесс электроочистки можно разделить на несколько этапов процесс образования ионов зарядка пылевых частиц транспортировка их к осадительным электродам периодическое разрушение слоя накопившейся на электродах пыли и сброс пыли в пылесборные бункеры. По конструкции электрофильтры подразделяются на сухие электрофильтры мокрые электрофильтры фильтры-туманоуловители; сеточные брызгоуловители. Достоинство электрических методов очистки – это высокая эффективность улавливания мелкодисперсной пыли, возможность эффективно работать при значительных объемах выбросов и высоких температурах. К недостаткам относится – громоздкость оборудования и сложность обслуживания. Для очистки промышленных выбросов содержащих газообразные и парообразные загрязнители применяют способы абсорбции, адсорбции, каталитические, термические, конденсации. Абсорбция - это взаимодействие между газом и раствором, в котором содержится вещество, реагирующее с этим газом. В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителя и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы подразделяются на методы, базирующиеся на закономерностях физической абсорбции и на методы абсорбции, сопровождаемые химической реакцией в жидкой среде. Для физической абсорбции в качестве раствора чаще всего применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. Для химической абсорбции применяют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ. Адсорбция – поглощение примесей пористыми телами – адсорбентами. В качестве адсорбентов используют вещества с высокоразвитой внутренней поверхностью природного и синтетического происхождения. К основным типам промышленных адсорбентов относятся активные угли – природный материал, обрабатываемый и используемый в виде цилиндрических гранул, силикагель – гидратированный аморфный кремнезем (SiO 2 ·nH 2 O), алюмогель – активный оксид алюминия (Al 2 O 3 ·nH 2 O), цеолиты алюмосиликаты, 322 322 содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов и характеризующиеся регулярной структурой пор, размеры которых соизмеримы с размерами молекул, что определило их второе название – молекулярные сита (Me 2/n O·Al 2 O 3 ·xSiO 2 ·yH 2 O), иониты – высокомолекулярные соединения. Каталитические методы очистки промышленных выбросов основаны на химических реакциях, протекающих на поверхности твердых катализаторов. Эти методы используются для очистки промышленных выбросов, не содержащих ядовитых химических веществ или пыли. Необходимые для эффективного осуществления соответствующих процессов очистки катализаторы обычно подбираются экспериментальным путем. Термические методы очистки промышленных выбросов представляет собой сжигание горючих примесей, присутствующих в выбросах, в топках печей или факельных горелках. Эти методы применяют для очистки промышленных выбросов от дурно пахнущих или легко окисляющихся ядовитых компонентов. Эти методы относительно просты, универсальны. Но при применении этих методов необходимо помнить, что применять их можно лишь тогда, когда в результате сгорания образуются менее токсичные вещества. В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Промышленные выбросы смешивают с парами растворителей, охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Метод характерен простотой конструкции аппаратов и простотой их обслуживания. Но из-за высоких расходов электроэнергии и холодильного агента не получил широкого применения. Завершая рассмотрение способов очистки промышленных выбросов, необходимо отметить, что большинство промышленных выбросов имеет высокую концентрацию загрязнителей и сложный химический состав. Для полной очистки таких выбросов применяются многоступенчатые схемы очистки, состоящие иногда из нескольких методов очистки, рассмотренных выше. Выбор способа очистки конкретного промышленного выброса зависит от многих показателей – это и состав промышленного выброса, состав используемого оборудования необходимые ресурсы параметры входного и выходного потоков влияние на основной процесс вариант использования газового потока и интегральные экономические показатели. К интегральным экономическим показателям способа очистки относятся следующие характеристики коэффициент очистки газового потока (КОГ); 323 323 производительность (q, м 3 /час; м 3 /мин; м 3 /сек); экономичность (Э, труб эффективность (е, руб/руб). Коэффициент очистки газового потока рассчитывают по отдельным элементам или по всему потоку в целом. По отдельным элементам коэффициент рассчитывается в случае, если очистка выбросов осуществляется только по одному загрязнителю. В этом случае коэффициент определяется последующей формуле КОГ i = 0 1 0 i i i a a a , (1) где КОГ i – коэффициент очистки газового потока по i- му загрязнителю 0 i a - концентрация го загрязнителя доочистки, мг/м 3 ; 1 i a - концентрация го загрязнителя после очистки, мг/м 3 Если очистка промышленного выброса предприятия осуществляется по нескольким загрязнителям, то коэффициент очистки газового потока определяется последующей формуле КОГ= i i i i i o i i a a a 0 1 , (2) где КОГ – коэффициент очистки газового потока по нескольким или по всем загрязнителям i - коэффициент экологической опасности го загрязнителя. Производительность способа очистки газового потока - это объем газа, проходящего очистку в единицу времени (мс, м 3 /мин, м 3 /ч). КОГ= f(q) Повышение q может привести к уменьшению КОГ. Экономичность очистки отношение результата и издержек на единицу объема газового потока. Э т n i i i i уд З a a V У 1 1 0 , (3) где У уд удельный ущерб от выбросов V объем выходящего газа З т текущие затраты на содержание очистных сооружений. Эффективность очистки - интегральная оценка e Ф 0 , (4) F t (a i 0 ,a i 1 ) выручка от реализации утилизируемых материалов и снижение платы за выбросы им количественного ущерба за год. 324 324 Ф t (d к ) издержки на эксплуатацию системы очистки за год. t снижение прибыли в основном производстве за год. a t коэффициент приведения разновременных затрат. K единые затраты на установку и пуск очистных сооружений. Для ограничения поступления загрязнителей в атмосферный воздух были установлены нормативы по промышленным выбросам – ПДВ ( предельно-допустимый выброс. Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – это предельно-допустимое количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ, при котором обеспечивается соблюдение гигиенических нормативов в воздухе населенных пунктов в случае наиболее неблагоприятных для рассевания метеорологических условий. ПДВ устанавливается для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы с учетом наличия других рядом расположенных источников загрязнения воздуха, а также перспектив развития предприятий. Для предприятий, внедряющих новую технику или технологию, могут быть установлены временные нормы – ВСВ (временно-согласованный выбросили лимит на временный выброс. Они отличается повышенной массой выброса, но коротким временем действия. Время действия ВСВ определяется временем необходимым для обкатки нового оборудования или временем вхождения в новый технологический режим. Большим стимулом для соблюдения нормативов по загрязнению атмосферного воздуха является установленная одновременно с нормативами плата для предприятий за загрязнение атмосферного воздуха. Плата за загрязнение атмосферного воздуха, а также другие виды платы за загрязнение окружающей среды, представляет собой форму возмещения экономического ущерба от выбросов и сбросов загрязняющих веществ в природную среду. Для определения величины платы предприятия за выброс загрязняющих веществ прежде всего были рассчитаны массы выбросов по каждому элементу загрязнения, входящего в состав выброса предприятия, установлены два вида базовых нормативов платы – в пределах допустимых нормативов (ПДВ), ив пределах временных нормативов или лимитов (ВСВ). Платежи в пределах допустимых нормативов осуществляются за счет себестоимости продукции (работ, услуг. Платежи за сверхлимитные выбросы осуществляются за счет прибыли предприятия. Внесение платы за загрязнение окружающей среды не освобождает природопользователей от выполнения мероприятий по охране окружающей среды, а также уплаты штрафных санкций за экологические правонарушения и возмещения ущерба, причиненного загрязнением окружающей среды народному хозяйству, здоровью и имуществу граждан. 325 325 При аварийном загрязнении природной среды устанавливаются штрафы до десятикратного тарифа) к нормативам платы зв выбросы загрязняющих веществ. Порядок расчета платы за загрязнение атмосферного воздуха. Общая плата за фактическое загрязнение атмосферы (Па) определяется как сумма платы за загрязнение атмосферного воздуха от стационарных источников (Паси) и за загрязнение атмосферного воздуха от передвижных источников (П апи ). Па = Паси + П апи (руб/год) (5) Плата за загрязнение атмосферного воздуха от стационарных источников может иметь одну, две или три составляющих, в зависимости от установленных нормативов и соблюдения предприятием этих нормативов. Если для предприятия для всех составляющих промышленного выброса установлены только постоянные нормы (ПДВ) и предприятие эти нормы не нарушает, то сумма платежа определяется последующей формуле П аси инд р эс n i ib ib К К К H m 1 , (6) m ib – масса выбросов загрязняющих веществ за отчетный период по видам загрязнителей в пределах ПДВ, т/год; H ib – норматив платы за соответствующий вид загрязнения, руб/т; n – количество загрязнителей К эс – коэффициент экологической ситуации Кр – коэффициент районный повышающий К инд – коэффициент индексации. Если для предприятия установлены временные нормативы, и предприятие эти нормативы не нарушает, то масса выброса соответствующего загрязнителя делится на две части – одна часть соответствует установленным постоянным нормативам (ПДВ), вторая составляет разницу между массой выбросав пределах лимита и массой выбросав пределах ПДВ. Формула для определения платы выглядит тогда следующим образом Паси = инд р эс il k i ib il т ib ib К К К H m m H m 1 , (7) m il – масса выбросов загрязняющих веществ в пределах лимита, (ВСВ), т/год; H il – норматив платы за соответствующий вид загрязнения в пределах лимита, руб./т; k - количество загрязнителей по которым нарушены временные нормативы (ВСВ). В случае нарушения предприятием установленных нормативов постоянных или временных плата предприятия увеличивается. За нарушение постоянных нормативов установлен повышающий коэффициент – 25, за нарушение временных нормативов – повышающий коэффициент – 5. 326 326 В первом случае плата взимается по формуле Паси = инд р эс iи p i ib iс т ib ib К К К H m m H m 25 1 , (8) m ic – общая масса выбросов загрязняющих веществ за отчетный период по видам загрязнителей, т/год; p – количество загрязнителей по которым нарушены постоянные нормативы (ПДВ). Во втором случае плата определяется последующей формуле Паси = инд р эс k il il ic il t ib il т ib ib К К К H m m H m m H m 1 1 1 5 , (9) t - количество загрязнителей для которых установлены временные нормы. Расчет платежей за выбросы загрязняющих веществ от передвижных источников производится через количество сжигаемого топлива и определяется как произведение соответствующих нормативов платы на фактическую величину использованного за отчетный период вида топлива. Сумма умножается на соответствующие коэффициенты. П апи = инд р эс n i i ip К К K T c 1 , где (10) c ip – масса используемого за отчетный период вида топлива T i – норматив платы за соответствующий вид топлива n – количество видов топлива, используемого передвижными источниками. |