169998 (Основні типи забруднювачів повітряного басейну та методи його очищення)

РЕФЕРАТ

Курсова робота: 42 сторінки., 5 рисунків, 11 джерел.

Мета роботи: Охарактеризувати основні типи забруднювачів повітряного басейну, оцінити наслідки їх впливу на навколишнє середовище, привести приклади процесів очистки промислових газоподібних викидів, розглянути суть і механізми функціонування апаратів для знешкодження промислових газоподібних викидів.

Завдання роботи: описати класифікацію різних типів забрудників атмосферного повітря; розглянути особливості нормування викидів шкідливих речовин в атмосферу, розглянути і про класифікувати процеси повітря газоочисні апарати.

Об’єкти дослідження: атмосферне повітря; діяльність у сфері очищення повітря від промислових газових викидів, і методика процесів.

В роботі розглянуто проблему забруднення повітряного басейну, і який вплив це чинить на навколишнє середовище. В процесі виконання роботи було розглянуто методологічні підходи, з рядом методів по очищенню промислових газових викидів , описано декілька типів апаратного устаткування стосовно очищення повітря від промислових газових викидів .

Ключові слова:

ЗАБРУДНЕННЯ, ПРОМИСЛОВІ ГАЗОВІ ВИКИДИ, АТМОСФЕРНЕ ПОВІТРЯ, ГАЗООЧИСНІ АПАРАТИ, МЕТОДИ ОЧИСТКИ.

ЗМІСТ

Вступ

1. Типи забруднювачів повітряного басейну

2. Особливості та оцінка ступеню забруднення атмосферного повітря

3. Суть методів очистки промислових газових викидів

3.1 Абсорбційний метод

3.2 Адсорбційний метод

3.3 Термічне допалювання

3.4 Термокаталітичні методи

3.5 Озонні методи

3.6 Біохімічні методи

3.7 Плазмокаталітичний метод

4. Апарати для знешкодження промислових газових викидів

4.1 Апарати для абсорбції газових викидів

4.1.1 Поверхневі (плівкові) абсорбери.

4.1.2 Насадочні абсорбери

4.1.3 Барботажні абсорбери

4.1.4 Розпилюючі абсорбери

4.2 Апарати для адсорбції газових викидів

4.3 Установки термічного методу знешкодження газоподібних відходів

Висновки

Перелік посилань

ВСТУП

Атмосферне повітря – це газова оболонка Землі зі своїм певним відсотковим складом газів в повітряному середовищі, з основними складовими, такими як азот – 78%, і кисень – 20%. Але добре відомо,що атмосферне повітря певним чином зазнає впливу різних факторів, зокрема і забруднень. Нині, досить гострою залишається проблема забруднення повітряного басейну, яка була особливо характерною як у ХХ столітті, так і в наш час. Під забрудненням атмосфери розуміють потрапляння речовин будь-якого походження, які або не властиві природному складу атмосфери, або знаходяться в концентраціях, що значно відрізняються від свого природного вмісту в атмосфері, і які шкідливо впливають на живі організми та пригнічують їхню життєдіяльність. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря є промислові підприємства та енергетичні системи; нафтопереробна і транспортна системи; металургійна промисловість, теплоенергетика та багато інших факторів антропогенного і природного походження.

Необхідність проведення роботи полягає у визначенні типів забруднюючих повітря речовин, класифікації забрудників, причини і джерела забруднень. Вбачаючи всі причини і види забруднень, необхідною умовою є застосування процесів і апаратів для знешкодження промислових газових викидів.

Практичне значення цієї теми полягає у впровадженні процесів очищення повітря від промислових газових викидів, переваги тих чи інших апаратних устаткувань на промислових підприємствах, різні типи і функціональні особливості апаратів.

Актуальність цієї теми є досить вагомою в теперішній час, оскільки промислово-індустріальний фактор досить широко чинить вплив, зокрема на атмосферне повітря, його складові і необхідним є більш широке впровадження газоочисних технологій, активно застосовувати їх на промислових підприємствах.

Метою цієї роботи є суть винайдення тенденції розумного підходу до

. очищення атмосферного повітря: при мінімальній затраті ресурсів, отримання ефективного результату щодо якнайоптимальнішого способу очищення повітря, вбачаючи її важливу значущість

1. ТИПИ ЗАБРУДНЮВАЧІВ ПОВІТРЯНОГО БАСЕЙНУ

Атмосфера – це повітряна оболонка Землі, яка має свої особливості в різних аспектах. Насамперед, повітряна оболонка Землі є однією з найголовніших умов життя. Атмосфера має велике екологічне значення. Вона захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів, є носієм тепла і вологи. Якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б 200°С. Через атмосферу відбувається фотосинтез та обмін енергії та інформації — основні процеси в біосфері. Наявність атмосфери на планеті обумовлює ряд складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність повітряних мас і природних вод тощо). Для деяких організмів (бактерії, літаючі комахи, птахи та інші) атмосфера є основним середовищем життя.

Забрудненість — це несприятливі зміни стану атмосферного повітря, цілком або частково викликані діяльністю людини, які безпосередньо або опосередковано змінюють розподіл енергії, що надходить, рівні радіації, фізико-хімічні властивості атмосфери і умови існування живих організмів. Ступінь змін і масштаби наслідків залежать, по-перше, від інтенсивності й характеру самого забруднення, по-друге, стійкості атмосферного повітря до антропогенного навантаження. [1].

Проте, ще з екстенсивним розвитком народного господарства швидкими темпами зростали антропогенні викиди в атмосферу. Ще 60 років тому масштаби цих викидів були на декілька порядків меншими від їх природних надходжень в атмосферу. Тому існуючі в природі механізми утримання рівноваги та стабільності характеристик атмосфери істотно не порушувались. Однак за останні десятиріччя масштаби техногенних викидів наблизилися до їх природних надходжень або навіть перевищують їх. Крім того, відбуваються якісні зміни: в атмосферу викидається ще більша кількість речовин, яких там раніше не було або було в дуже малих кількостях. Тому в атмосфері не встигають сформуватися механізми очищення від них.

Атмосферне повітря характеризується певним чином неоднорідністю своїх складових, і завжди зазнає впливу оточуючого середовища в цілому. Добре відомо, що лише відносно постійними складовими атмосфери є азот (N₂) – 78%, кисень (О₂) – 21%. Але інший відсотковий склад відповідним чином містить в більшій чи меншій мірі певні газові компоненти, різноманітні забруднюючі речовини, домішки, аерозолі та інше. Слід відзначити основні особливості забруднюючих речовин і їх класифікацію:

1). Основні (критерійні) забруднювачі атмосфери - СО, SO₂ оксиди азоту, вуглеводні, тверді частинки.

2). Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ)

3). Сліди елементів (в основному метали)

4). Постійні гази (СО_2, фтоpхлоpметани і ін.)

5). Пестициди

6). Абразивні тверді частинки (кварц, азбест і ін.)

7). Різноманітні забруднювачі, що надають багатобічну дію на організм (нітроза міни, озоносульфати, нітрати, кетон, альдегіди та інші.)

За походженням всі джерела забруднення атмосфери поділяють на природні та антропогенні. До природних джерел забруднення атмосфери відносять виверження вулканів, лісові пожежі, поверхні вивітрювання, також в деяких аспектах сюди відносяться космічний пил, сонячне та космічне випромінювання тощо. Серед основних джерел антропогенного забруднення особливу увагу слід приділяти викидам промислових підприємств та енергетичних систем та багато інших факторів.

Всі забруднювачі атмосферного повітря об*єднують в дві основні групи : - матеріальні та енергетичні.

В свою чергу, матеріальні забруднювальні атмосферу речовини поділяють на хімічно інертні (нетоксичні) та хімічно активні (токсичні). Токсичними називають такі інгредієнти, які при перевищенні певних граничнодопустимих концентрацій (ГДК) спричиняють загибель живих істот або пригнічують їхню життєдіяльність, в тому числі впливають на здоров*я людей. Нетоксичними є такі інгредієнти, які необхідні для розвитку живих організмів або вони не впливають на їхню життєдіяльність у межах певних концентрацій, що характерна для природного складу атмосферного повітря. Значне відхилення від меж природних концентрацій нетоксичних інгредієнтів може надавати негативного впливу на живі організми.

Забруднювальні атмосферу речовини класифікують на основі характеру впливу на живі організми. Виділяють п*ять основних груп забруднювальних речовин :

- загальносоматичні, які при певній кількісній дії можуть викликати отруєння всього організму, наприклад, оксид Карбону, пари Меркурію, неорганічні сполуки Плюмбуму, тощо;

- подразнювальні, які викликають подразнення дихальних шляхів та слизових оболонок, наприклад, оксиди Сульфуру та Нітрогену, озон, хлор, тощо;

- алергени або сенсибілізуючі, тобто хімічно інертні речовини, які здатні викликати алергії та шкіряні захворювання типу екзем, наприклад, нетоксичний пил, квітковий пилок, тощо;

- канцерогенні, які викликають появу злоякісних пухлин, наприклад, бенз(а)пірен, азбест, сполуки Хрому, радон, тощо;

- мутагенні, які викликають небажані мутації в живих організмах.

Відповідним чином ці всі фактори класифікуються на категорії по небезпечності.

В основі забруднення повітря, певним чином, наявні різні хімічні речовини.

Оксиди азоту утворюються переважно при високотемпературній фіксації азоту і кисню в силових установках і двигунах внутрішнього згорання. Оксид азоту утворюється при електричних розрядах в атмосфері і присутній у відпрацьованих газах автомобілів. Діоксид сірки утворюється при згоранні палива з високим вмістом сірки ( нафта, кам'яне вугілля).

Джерелами емісії цього токсичного газу є стаціонарні джерела горіння, наприклад СДЗ (85%-95%), промислові об’єкти (5-10%), двигуни внутрішнього згорання (2-7%).

Діоксид сіpки відносять до головних і найбільш важливим забруднювачам повітря, небезпечним для тварин і рослин, що бере участь в утворенні фотохімічного смогу. Загальна емісія діоксиду сірки в атмосферу складає 8-10 т в рік тобто значно перевершує надходження в атмосферу більшості інших токсичних хімічних речовин, і постійно зростає пpопоpційно зростанню споживання енергії.[2]

Чадний газ - найбільш небезпечний і надзвичайно розповсюджений з газоподібних забруднювачів повітря, токсичність якого обумовлена реакцією з гемоглобіном крові. Утворення СО відбувається при неповному згоранні різного палива. Природним джерелом СО є лісові пожежі і фотохімічне перетворення органічних сполук в атмосфері. Близько 25% СО антропогенного походження. Значна кількість чадного газу надходить в атмосферу міст і промислових регіонів з відпрацьованими газами автотранспорту.

Тверді частинки, що містяться в атмосфері, є пилом, піском, золою, сажею, вулканічний пил і аерозолі органічної (високомолекулярні сполуки) і неорганічної природи. Часто токсичність твердих частинок обумовлена адсорбцією на їх поверхні таких небезпечних сполук, як ПАВ або нітpозаміни.

Фотоксиданти утворюються в атмосфері при взаємодії реакцієздатних вуглеводнів і оксидів азоту під дією УФ - радіації. Зрештою утворюються високотоксичні речовини: пеpоксіацетилнітpат і ін.

Оксиданти забруднюють повітряний басейн більшості крупних міст світу, оскільки їх утворення пов'язане з розвитком промисловості і автотранспорту.

Наступна група забруднювачів - поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАВ) - можуть бути як первинними, так і вторинними забруднювачами атмосфери і зазвичай адсорбуються на твердих частинках. Багато які з ПАВ відрізняється вираженою канцерогенною, мутагенною і тератогенною дією і представляє серйозну загрозу для людини. Основним джерелом емісії ПАВ є ТЕЦ, що працюють на нафті або кам'яному вугіллі, а також підприємства нафтохімічної промисловості.

З декількох мільйонів відомих сполук лише близько 6000 перевірені на канцерогенну активність. В даний час встановлено, що 1500 хімічних сполук, що є потенційними забруднювачами атмосфери, володіють вираженими канцерогенними властивостями.

Вміст ПАВ і інших канцерогенних речовин, що потрапляють в атмосферу з викидами промислових підприємств, складає в великих індустріальних містах близько 80% від загального забруднення навколишнього середовища.

Кількості слідів хімічних елементів представлені в атмосфері такими високотоксичними забруднювачами, як миш'як, берилій, кадмій, свинець, магній і хром. Вони зазвичай присутні в повітрі у вигляді неорганічних солей, адсорбованих на твердих частинках.

Близько 60 металів ідентифіковано в продуктах згорання вугілля. У димових газах ТЕЦ виявлені ртуть, миш'як, барій, берилій, вісмут, бром, кадмій, хлор, кобальт, мідь, залізо, фтор, свинець, марганець, сурма молібден, нікель, селен, телур, хром, вольфрам, талій, олово, титан, уран, ванадій, цинк і цирконій.

Для більшості перерахованих елементів їх викид в атмосферу з димовими газами ТЕЦ складає від абсолютного рівня забруднення повітря всіма джерелами емісії цих елементів. При цьому максимальна кількість забруднювачів потрапляє в атмосферу при спалюванні вугілля. Hа частку цього джерела доводиться більше 95% твердих частинок, 85% оксидів сірки, 70% оксидів азоту і більше 90% слідів елементів від загальної кількості викидів для всіх ТЕЦ, що працюють на вугіллі, нафті і газі.

Скупчуючись в атмосфері, забруднювачі взаємодіють один з одним, гідролізуються і окислюються під дією вологи і кисню повітря, а також змінюють свій склад під впливом радіації. Внаслідок цього тривалість перебування забруднюючих домішок в атмосфері тісно пов'язана з їх хімічними властивостями. Велика тривалість перебування в повітрі малоактивних сполук наступної групи токсичності - постійних газів (фреони і діоксид вуглецю). З пестицидів, які зазвичай розпилюють з літаків, особливо токсичні фосфорорганічні пестициди, при яких в атмосфері утворюються продукти ще токсичніші, ніж початкові сполуки. [3]

2. ОСОБЛИВОСТІ ТА ОЦІНКА СТУПЕНЮ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ

Оцінка стану повітряного басейну, перш за все, включає визначення потенційної небезпеки його забруднення залежно від природно-кліматичних чинників конкретної території міста або району, що визначають здатність атмосфери розсіювати і адсорбувати шкідливі домішки. Це залежить від характеру турбулентного обміну і швидкості вітру, наявності туманів, рельєфу місцевості й інших чинників. Несприятливий характер розсіювання шкідливих речовин спостерігається, зокрема, при настанні температурних інверсій. Інверсії є таким станом атмосфери, при якому температура в приземному шарі повітря росте, а не падає, як це буває в звичайних умовах. При цьому нижня менш нагріта поверхня інверсійного шару унаслідок більшої щільності, грає роль екрану, від якого факел забруднюючих речовин відбивається до землі і розповсюджується на великі відстані.

Значне підвищення рівня забруднення повітряного басейну, як правило, спостерігається при застоюваннях повітря (поєднання слабких вітрів з приземними інверсіями температури) і штилях (низькі швидкості вітру в градації від 0 до 1 м/с). Такі метеорологічні умови характерні, наприклад, для районів гірських долин, де має місце скупчення щільнішого і холоднішого повітря в приземному шарі, часто спостерігається висока стійкість стану повітряних мас. У разі розташування в долинах промислових підприємств з шкідливими викидами, створюються небезпечні умови забруднення атмосфери. Позитивну роль в очищенні атмосфери грають інтенсивне перемішування повітряних мас, яке може складатися на тлі підвищених швидкостей вітру і інших чинників, а також осідання, що забезпечують вимивання домішок з атмосфери. [4]

Поєднання метеорологічних параметрів, що зумовлюють той або інший рівень забруднення повітряного басейну (концентрації домішок в приземному шарі повітря) для джерел з фіксованими параметрами викидів прийнято характеризувати величиною так званого "потенціалу забруднення повітря" (ПЗП).

В процесі оцінки забруднення повітряного басейну міста визначаються: основні джерела шкідливих викидів в повітряний басейн (промислові і енергетичні об'єкти, автотранспорт) і їх характеристики; райони міста з рівнем забруднення атмосферного повітря понад нормативний; соціально-економічна оцінка рівня забруднення атмосфери.