Материал: Экология и окружающая природная среда

Фильтры широко используются для тонкой очистки промышленных выбросов. Работа их основана на фильтровании воздуха через пористую перегородку, в процессе которой твердые частицы примесей задерживаются на ней. В промышленности наиболее употребительны тканевые рукавные фильтры. В корпусе фильтра устанавливается необходимое число рукавов, на которые подается загрязненный воздух, при этом очищенный воздух выходит через патрубок. Частицы загрязнений оседают на фильтре. Насыщенные загрязненными частицами рукава продувают и встряхивают для удаления осажденных частиц пыли. Эффективность таких фильтров достигает 0,99 для частиц размером боле 0,5 мкм.

Туманоуловители. Для очистки воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей используются волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим их стеканием под действием гравитационных сил.

Физико-химические методы очистки загрязненного воздуха

Метод абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Состав абсорбента выбирается из условия растворения в нем поглощаемого газа. Например, для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый водород и др., целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду. Для улавливания водяных паров используют серную кислоту, а ароматических углеводородов - вязкие масла.

Абсорберы чаще всего представляют собой скрубберы, в которые подается не вода, а жидкий реагент. В абсорберах в отличие от обычных скрубберов имеется насадка для увеличения площади поверхности контакта жидкости и газов. В них происходит механическая и главным образом химическая очистка газов от таких вредных выбросов, как оксиды азота, серы, угля, а также от сероуглерода и меркаптанов. Скорость абсорбции зависит главным образом от температуры и давления: чем выше давление и ниже температура, тем выше скорость абсорбции.

Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. Реакции хемосорбции экзотермические (поглощение тепла). Установки для хемосорбции внешне напоминают абсорберы. Оба эти метода называются мокрыми и в зависимости от очищаемого компонента и применяемого растворителя или поглотителя их эффективность может достигать 0,75-0,92.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых пористых материалов, извлекать из газовоздушной смеси отдельные ее компоненты. Широко известный пример адсорбента с ультрамикроскопической структурой - активированный уголь. Метод адсорбции позволяет проводить очистку вредных выбросов при повышенных температурах. Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных или горизонтальных емкостей, заполненных адсорбентом, через который проходит поток очищаемых газов.

При каталитическом методе токсичные компоненты газовоздушной смеси, взаимодействуя со специальным веществом - катализатором, превращаются в безвредные вещества. В качестве катализаторов используются металлы или их соединения (платина, оксиды меди и марганца и пр.). Катализатор, выполняемый в виде шаров, колец или спиральной проволоки, играет роль ускорителя химического процесса. Добавка благородных металлов в виде пленки на поверхности катализатора составляет сотые доли процента к его массе.

Термический метод требует поддержания высоких температур очищаемого газа и наличия достаточного количества кислорода. В термических катализаторах сжигаются такие газы, как, например, углеводороды, оксид углерода, выбросы лакокрасочного производства. Эффективность этих систем очистки достигает 0,9-0,99, температура в зоне горения 500-750°С.

Характерным примером очистки газов этим способом является применение факела на нефтеперерабатывающих заводах. Со всех производств нефтеперерабатывающего завода отработавшие газы с различным содержанием горючих веществ собираются в одну магистраль, подаются в трубу и на высоте около 100 м сжигаются. Выброс этих газов (отходов производства) без сжигания недопустим, так как они не только ядовиты, но и взрывоопасны. Преимуществом метода сжигания вредных примесей является полная очистка газов в широком диапазоне типов загрязнителей с выделением оксида углерода и пара, а недостатком - дополнительный расход топлива.

Гидросфера

Источники загрязнения гидросферы

Загрязнение водных ресурсов возникает при залповом сбросе вредных веществ в поверхностные и подземные водные объекты, который причиняет вред или создает угрозу здоровью населения, нормальному осуществлению хозяйственной и иной деятельности, состоянию окружающей природной среды, а также биологическому разнообразию.

Объект, вносящий в поверхностные или подземные воды различные вредные вещества, микроорганизмы или тепло, называется источником загрязнения. Источниками загрязнения также признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов. Подавляющее большинство источников загрязнения гидросферы - техногенного происхождения. Среди них доминируют сбросы в водоемы сточных вод субъектами природопользования (предприятиями промышленности, коммунальными и сельскохозяйственными).

Сбросами называют сточные воды, содержащие в своем составе растворенные и взвешенные вещества, отводимые в гидросферу или литосферу. Сбросы подразделяются на организованные (отводятся через специальные сооружения водовыпуски) и неорганизованные (стекают в водные объекты непосредственно с территории предприятий, необорудованных ливневыми канализациями или другими устройствами).

Сточные воды - воды, используемые на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, которые изменили их первоначальный состав, физические и биологические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или полива территории. В состав сточных вод входят минеральные вещества (глина, песок, хлориды, сульфаты и соли тяжелых металлов), органические вещества (белок, жиры, нефтепродукты, СМС и ПАВ) и биогенные элементы (соединения азота и фосфора). Все вышеперечисленные вещества могут находиться в грубодисперсном, коллоидном и растворенном состояниях. В грубодисперсном состоянии находятся от 15-20 % загрязнителей, в коллоидном - от 50 до 60%, все остальные - в растворенном виде. Все сточные воды по источнику образования могут быть разделены на производственные, бытовые и атмосферные:

• 1. К производственным относят сточные воды технологических процессов изготовления и перемещения материальных благ. Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются:
  • а) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций);
  • б) воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах, выделяющиеся в процессах переработки;
  • в) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования;
  • г) водные экстракты и абсорбенты;
  • е) воды охлаждения;
  • ж) воды с вакуум-насосов, конденсаторов смешения, систем гидрозолоудаления, после мытья тары, и помещений.
• 2. В бытовые входят стоки от санитарных узлов, душевых и им подобных установок технологических производств, все стоки предприятий сферы услуг, коммунального хозяйства и жилищного фонда. Они содержат примеси, из которых примерно 58% органических и 42% минеральных веществ.
• 3. Атмосферные стоки представлены потоками дождя и тающего снега. Они загрязняются органическими и минеральными веществами.

В зависимости от происхождения и степени загрязнения сточные воды, сбрасываемые в водоем, делят на незагрязненные (условно чистые), нормативно очищенные и без очистки (загрязненные):

• 1. К условно чистым относят такие стоки, которые не приводят к изменениям физико-химического состава водоема в месте сброса (образуются после вентиляционных установок и охлаждения оборудования). Они не требуют предварительной очистки (от 6 до 18%).
• 2. Нормативно очищенными называют прошедшие очистку стоки, сброс которых не приводит к изменению качества воды в водоеме. Содержание загрязняющих веществ в них соответствует предельно допустимым концентрациям (7-9%).
• 3. К загрязненным относят стоки, сброшенные без очистки или недостаточно очищенные, содержащие загрязняющие вещества выше предельно допустимых норм (смесь отработанных жидкостей после технологического процесса, а также после мытья оборудования - от 70 до 80%).

По генезису примесей стоки классифицируют на загрязненные преимущественно неорганическими (металлургические и цементные заводы, предприятия химической промышленности), органическими (нефтехимия, органический синтез), смешанными, т.е. органическими и неорганическими (нефте- и газодобыча) примесями, а также микроорганизмами (бактериями, вирусами), наиболее характерными для биохимических и биологических процессов.

По концентрации загрязняющих веществ производственные сточные воды подразделяют на четыре группы: I -- 500, II -- 501-5000, III - 5001-30000, IV - более 30 тыс. мг/л.

По степени агрессивности различают неагрессивные (рН=6,5-8,0), слабоагрессивные (рН=6,0-6,5 и 8-9) и сильноагрессивные (рН менее 6 и более 9) стоки. Это деление совпадает с представлениями соответственно о нейтральных, слабокислых и слабощелочных, сильнокислых и сильнощелочных средах.

Источники загрязнения природных вод подразделяются на:

• 1. Сточные воды промышленных предприятий объёмом несколько тыс.км³ в год. При разработке пластовых месторождений в нашей стране каждый год образуется около 2,5 тыс.км³ дренажных шахтных и шламовых вод, которые загрязнены хлористыми и сульфатными соединениями, соединениями железа и меди, не годятся даже в качестве технической воды и перед сбросом должны быть очищены.
• 2. Городские сточные воды, содержащие растворимые органические вещества, микроорганизмы, взвешенные частицы. Всего в стране за год образуется около 100 км³ таких вод.
• 3. Канализационные воды животноводческих хозяйств.
• 4. Дождевые и талые воды с растворёнными химическими веществами, образующиеся в городах и на полях.
• 5. Водный транспорт.
• 6. Естественные осадки из атмосферы.
• 7. Газодымовые выбросы.
• 8. Утечки нефти и нефтепродукты.