En la actualidad, la lista de sustancias que contaminan la atmósfera en las empresas y en el área residencial es amplia. Las fuentes antropogénicas de contaminación atmosférica incluyen gases, aerosoles y polvo industrial. La principal característica física de las impurezas atmosféricas es la concentración: la masa de una sustancia (mg) por unidad de volumen de aire en condiciones normales. La concentración de impurezas determina los efectos físicos, químicos y tóxicos de las sustancias sobre medio ambiente y una persona y sirve como el parámetro principal en la normalización del contenido de impurezas en la atmósfera. Para evaluar la calidad de los componentes ambientales, se han introducido una serie de criterios de calidad, que incluyen: concentración máxima permitida de una sustancia (MPC), emisión máxima permitida (descarga) (MPE, MPD), dosis máxima permitida (MPD) otro. Estos estándares se establecen para la mayoría de las sustancias que pueden estar en el medio ambiente y que pueden tener un impacto negativo en la salud humana o en los componentes del medio ambiente natural.
Para asegurar niveles de concentración regulatorios sustancias nocivas en el aire de áreas pobladas y cerca de empresas industriales, las siguientes opciones para la protección del aire atmosférico se implementan en la práctica:
Eliminación de sustancias tóxicas de los locales mediante ventilación general;
Localización de sustancias tóxicas en el área de su formación mediante ventilación local con posterior recirculación;
Localización de sustancias tóxicas en la zona de su formación mediante ventilación local, seguida de purificación y liberación a la atmósfera;
Purificación de emisiones de gases tecnológicos en dispositivos especiales y su liberación a la atmósfera;
Purificación de gases de escape de centrales eléctricas (motores Combustión interna) en unidades especiales y su liberación a la atmósfera o zona de producción;
Colocación de empresas e instalaciones en relación con el desarrollo residencial, teniendo en cuenta la rosa de los vientos y el relieve.
Por tanto, todos los medios para proteger la atmósfera de las emisiones industriales nocivas se pueden combinar en dos grupos:
1) pasivo: crea condiciones para la dispersión de impurezas nocivas en el aire atmosférico (zonas de protección sanitaria, tuberías altas);
2) activo - significa que purifica el aire de diversas impurezas (colectores de polvo, eliminadores de neblina, dispositivos para capturar vapores y gases, dispositivos de limpieza de múltiples etapas).
Métodos pasivos para garantizar los niveles requeridos de seguridad del aire atmosférico. Con el fin de garantizar la seguridad de la población y de conformidad con la Ley Federal "Sobre el Bienestar Sanitario y Epidemiológico de la Población" del 30 de marzo de 1999 No. 52-FZ, se establece un territorio especial con un modo de uso especial alrededor Objetos e industrias que son fuentes de impacto en el medio ambiente y la salud humana: una zona de protección sanitaria (SPZ), cuyo tamaño garantiza la reducción del impacto de la contaminación en el aire atmosférico (químico, biológico, físico) a los valores. Establecido por normas higiénicas. Según su finalidad funcional, la zona de protección sanitaria es una barrera protectora que garantiza el nivel de seguridad pública durante el funcionamiento normal de la instalación. Para los objetos que son fuentes de impacto en el medio ambiente, se está desarrollando un proyecto para fundamentar el tamaño de la zona de protección sanitaria.
El tamaño aproximado de la zona de protección sanitaria según la clasificación se determina mediante cálculos de la contaminación atmosférica esperada (teniendo en cuenta el fondo) y los niveles de impacto físico en el aire atmosférico, refinados por los resultados de estudios de campo y mediciones. El criterio para determinar el tamaño de la zona de protección sanitaria es no exceder el MPC (concentración máxima permisible) de contaminantes para el aire atmosférico de áreas pobladas, MPL (niveles máximos permisibles) de impacto físico en el aire atmosférico en su borde exterior y más allá. .
Dependiendo de las características de las emisiones para una instalación industrial y producción, según las cuales el factor principal para el establecimiento de una zona de protección sanitaria es la contaminación química del aire atmosférico, el tamaño de la zona de protección sanitaria se establece desde el borde de la zona industrial. sitio y / o de la fuente de emisiones de contaminantes. Desde el borde del polígono industrial:
De fuentes organizadas y no organizadas en presencia de equipos tecnológicos en áreas abiertas;
En el caso de organizar la producción con fuentes dispersas por todo el territorio del polígono industrial;
Con fuentes terrestres y bajas, emisiones frías de mediana altura.
De fuentes de emisión (Figura 6.4): si hay fuentes altas y medianas de emisiones calientes. Con la distancia de la fuente de emisión, en la dirección del viento, se distinguen convencionalmente tres zonas de contaminación atmosférica:
Zonas de transferencia de antorcha con un contenido relativamente bajo de sustancias nocivas;
Zonas de humo con un contenido máximo de sustancias nocivas;
Áreas de reducción gradual de la contaminación.
Concentraciones máximas ( cm) Las impurezas en la capa superficial pueden medirse mediante instrumentos o calcularse de acuerdo con la “Metodología para el cálculo de la concentración de sustancias nocivas en el aire atmosférico contenidas en las emisiones de las empresas OND-86”.
Figura 6.4 - Clasificaciones de fuentes de contaminación atmosférica
Las concentraciones máximas son directamente proporcionales a la productividad de la fuente e inversamente proporcionales al cuadrado de su altura sobre el suelo:
 | (6.1) |
Donde A es un coeficiente que depende de la estratificación de temperatura de la atmósfera;
M es la masa de sustancias nocivas emitidas a la atmósfera por unidad de tiempo (g / s);
F es un coeficiente adimensional que tiene en cuenta la velocidad de sedimentación de sustancias nocivas en el aire;
myn son coeficientes que tienen en cuenta las condiciones para la salida de la mezcla gas-aire por la boca de la fuente de emisión;
ΔΤ es la diferencia entre la temperatura de la mezcla de aire y gas descargada y la temperatura del aire ambiente (ºC);
Η - altura de la fuente de emisión sobre el nivel del suelo, m;
V 1 - caudal de la mezcla de aire (m 3 / s);
Η es un coeficiente adimensional que tiene en cuenta la influencia del terreno.
Usando métodos de cálculo, es posible determinar el valor de MPE para asegurar el MPC de sustancias nocivas en la capa superficial. Si las emisiones reales superan el error máximo permitido, el sistema de emisión utiliza dispositivos para limpiar los gases de las impurezas, es decir, solicitar métodos activos para garantizar los niveles requeridos de seguridad del aire atmosférico.
Las impurezas de sustancias nocivas pueden encontrarse en el aire atmosférico en tres estados de agregación: líquido, sólido, gaseoso. Es el estado agregado de los contaminantes lo que determina la elección de los medios técnicos para la purificación del aire: colectores de polvo, eliminadores de neblina, dispositivos de captura de vapores y gases, dispositivos de limpieza multietapa utilizados con una composición compleja de contaminantes emitidos por la empresa (Fig. 6.5).
Muchos procesos de fabricación van acompañados de importantes emisiones de polvo. El polvo son las partículas sólidas más pequeñas que pueden estar suspendidas en el aire o en gases industriales durante mucho tiempo. Los tipos de clasificaciones de polvo industrial se muestran en la Figura 6.6. La nocividad del polvo depende de su composición química, concentración en el aire y tamaño de partícula. En los pulmones de una persona, las partículas con un tamaño de 0,2 a 7 micrones se retienen durante la respiración. El polvo causa enfermedades como neumoconiosis, dermatitis, eczema, conjuntivitis, etc. La limpieza del aire del polvo puede ser áspera, en la que se retiene el polvo con un tamaño de partícula de más de 100 micrones, medio - con un tamaño de partícula de 10 a 100 micrones y fina - menos de 10 micrones ...
Los más sencillos y extendidos para grandes polvos antiadherentes son dispositivos de limpieza en seco aire y gases. Estos incluyen ciclones de varios diseños, cuyo principio se basa en el uso de la fuerza centrífuga que actúa sobre las partículas de polvo en una corriente de aire giratoria. Los separadores de polvo con persianas se utilizan para separar la corriente de gas en polvo limpio y contaminado. Estos dispositivos son sencillos. Se utilizan para limpiar los gases de combustión del polvo grueso a una temperatura de 450-600ºC. Los colectores de polvo rotativos están diseñados para limpiar el aire de partículas con un tamaño superior a 5 micrones y pertenecen a dispositivos centrífugos que, simultáneamente con la mezcla del aire, lo limpian del polvo.
Dispositivos de limpieza húmeda Los gases (scubbers) se utilizan ampliamente. Se caracterizan por un alto grado de eficacia de limpieza del polvo fino con
Figura 6.5 - Tipos de dispositivos para limpiar el aire de las emisiones industriales
Figura 6.6 - Clasificaciones de polvo industrial
tamaño superior a 0,3 micrones y la capacidad de limpiar de gases calientes y explosivos. El principio de funcionamiento se basa en la deposición de partículas de polvo en la superficie de gotas o una película de líquido, que puede ser agua (cuando se limpia del polvo) o una solución química (cuando se atrapan componentes gaseosos nocivos simultáneamente con polvo).
Dispositivos de filtración están destinados a la limpieza fina de gases debido a la deposición de partículas de polvo en la superficie de particiones porosas. El asentamiento de partículas en los poros se produce como resultado de la acción combinada de los procesos táctil, difuso, inercial y gravitacional. Los filtros se clasifican según: tipo de deflector de filtro, diseño y propósito del filtro, finura de limpieza, etc. La mayoría de las instalaciones de filtrado operan en 2 modos: filtración y regeneración, es decir, limpieza del polvo atrapado.
Dispositivos de limpieza por electrofiltración diseñado para limpiar los flujos volumétricos de gas del polvo y la niebla (aceite). Su principio de funcionamiento se basa en la deposición de partículas de polvo en un campo eléctrico. Las ventajas de los precipitadores electrostáticos son la alta eficiencia de limpieza, mientras se observan los modos de funcionamiento, el consumo de energía relativamente bajo y las desventajas son las grandes dimensiones y el alto consumo de metal.
Existen 2 tipos de recuperadores de vapor y gas:
1) proporciona una limpieza sanitaria de las emisiones sin la posterior eliminación de las impurezas atrapadas, cuya cantidad es pequeña, pero que, incluso en pequeñas concentraciones, son peligrosas para los seres humanos;
2) proporcionar limpieza a partir de una gran cantidad de sustancias, seguido de su concentración y uso como materia prima en diversos procesos tecnológicos.
Los métodos para limpiar las emisiones industriales de sustancias gaseosas y vaporosas por la naturaleza del curso de los procesos físicos y químicos se dividen en 4 grupos:
1) lavado de emisiones con disolventes de impurezas (absorción ) - basado en la absorción de impurezas gaseosas nocivas por absorbentes líquidos: agua, solución de soda, amoníaco. Por ejemplo, los compuestos de cianuro gaseosos son absorbidos por una solución al 5% de sulfato ferroso.
2) enjuague con soluciones de reactivos que se unen químicamente a las impurezas (quimisorción) Consiste en la absorción de sustancias nocivas con absorbentes sólidos o líquidos, como resultado de lo cual se forman compuestos químicos poco volátiles o poco solubles. Por ejemplo, se utiliza una solución alcalina de arsénico para eliminar el sulfuro de hidrógeno.
3) absorción de impurezas gaseosas por sólidos mediante una estructura ultramicroscópica (adsorción)- basado en la absorción de impurezas nocivas por la superficie de cuerpos sólidos porosos - adsorbentes. Cuanto mayor sea la porosidad del adsorbente, mayor será su eficacia. Los adsorbentes son: Carbón activado, alúmina, zeolitas, ceniza de esquisto. Por ejemplo, en las centrales nucleares, la absorción de productos radiactivos se realiza mediante filtros de carbón.
4) neutralización térmica de gases residuales proporciona oxidación de impurezas tóxicas en las emisiones de gases a menos tóxicas en presencia de oxígeno libre y alta temperatura de los gases. El método se utiliza para grandes volúmenes de gas y altas concentraciones de gas. Hay 3 esquemas de aplicación:
La combustión de llama directa se utiliza a altas temperaturas de los gases de combustión;
La oxidación térmica a una temperatura de 600-800 ºC se utiliza si los gases de escape están a alta temperatura, pero carecen de oxígeno o la concentración de gases combustibles es baja;
La combustión catalítica a una temperatura de 250-450 ºC está diseñada para convertir las impurezas nocivas de los gases calientes en inocuas o menos dañinas utilizando catalizadores.
El proceso de limpieza de gases de impurezas sólidas y de gotas en varios dispositivos se caracteriza por varios parámetros:
1) Rendimiento- el volumen de aire que este dispositivo puede limpiar por unidad de tiempo (m 3 / h, m 3 / s);
2) Factor de limpieza total- la relación entre la masa de polvo capturada por el aparato y la masa de polvo que entró en él por unidad de tiempo,%:
Donde Ф adentro, Ф afuera - el contenido de la fracción de polvo en el aire en la entrada y salida del colector de polvo,%.
La eficiencia de recolección de polvo de los filtros de alta eficiencia se puede expresar en términos del coeficiente de penetración ε, que es la relación entre la concentración de polvo detrás del filtro y la concentración de polvo delante del filtro en porcentaje y está determinada por la fórmula :
| (6.4) |
4) Capacidad de retención de polvo, que representa la cantidad de polvo que el filtro puede capturar y retener (g, kg).
5) Resistencia hidráulica del colector de polvo
6) Consumo de electricidad para limpieza de aire (kWh por 1000 m 3 / h), agua (l / m 3), aceite (kg / año), etc.
7) Costos de capital para unidad de purificación de aire (frotar)
8) El costo de la purificación del aire.(rublos por 1000 m 3 de aire).
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¿Cómo proteger la atmósfera de los contaminantes?
Atmósfera- esta es la capa de gas del planeta Tierra, que gira con ella. La mezcla de gases en la atmósfera se llama aire.
La contaminación es primaria y secundaria. La contaminación primaria ocurre cuando las sustancias liberadas a la atmósfera tienen un efecto adverso en los organismos vivos. Por ejemplo, el gas fosgeno es un veneno para todos los seres vivos. La contaminación secundaria ocurre cuando una sustancia relativamente inofensiva en la atmósfera se convierte en dañina. Entonces, el freón es una sustancia química inactiva, pero bajo la influencia de la radiación ultravioleta se descompone con la liberación de cloro nocivo.
Los contaminantes que entran a la atmósfera se encuentran en estados de agregación sólidos, líquidos y gaseosos. Los sistemas de calefacción domésticos, o más bien las estufas de combustible sólido, contribuyen de manera significativa a la emisión de sustancias nocivas. Además, una gran cantidad de contaminantes ingresan a la atmósfera con los gases de escape. diferentes tipos transporte. Todos los tipos de industria son los culpables de la contaminación del aire más tóxica. Los complejos de cría de ganado juegan un papel importante en la contaminación del aire.
Las impurezas nocivas en los gases residuales pueden presentarse en forma de aerosoles o en estado gaseoso o de vapor. En el primer caso, la tarea de depuración consiste en extraer las impurezas sólidas y líquidas en suspensión contenidas en los gases industriales: polvo, humo, gotas de niebla y salpicaduras. En el segundo caso, neutralización de impurezas gaseosas y vaporosas.
La limpieza en aerosol se realiza mediante precipitadores electrostáticos, métodos de filtración a través de diversos materiales porosos, separación gravitacional o inercial y métodos de limpieza en húmedo.
La purificación de las emisiones de impurezas gaseosas y vaporosas se lleva a cabo mediante métodos de adsorción, absorción y métodos químicos. Ventaja principal metodos quimicos purificación - alto grado de purificación.
Los principales métodos para limpiar las emisiones a la atmósfera:
La neutralización de las emisiones mediante la conversión de las impurezas tóxicas contenidas en la corriente de gas en sustancias menos tóxicas o incluso inofensivas es un método químico.
Absorción de partículas y gases nocivos por la masa total de una sustancia especial llamada absorbente. Por lo general, los gases son absorbidos por líquidos, principalmente agua o soluciones apropiadas. Para hacer esto, use un barrido a través de un colector de polvo que funcione según el principio de limpieza en húmedo, o use agua rociando en pequeñas gotas en los llamados depuradores, donde el agua, al rociarse en gotas y asentarse, absorbe los gases.
Limpieza de gases con adsorbentes: cuerpos con una gran superficie interior o exterior. Estos incluyen varios grados de carbones activos, gel de sílice, alumogel.
Para depurar la corriente de gas se utilizan procesos de oxidación, así como procesos de conversión catalítica.
Los precipitadores electrostáticos se utilizan para eliminar el polvo de los gases y el aire. Representan una cámara hueca, dentro de la cual se encuentran los sistemas de electrodos. El campo eléctrico atrae pequeñas partículas de polvo y hollín, así como iones del contaminante.
La combinación de varios métodos de depuración del aire a partir de la contaminación permite lograr el efecto de limpieza de las emisiones industriales gaseosas y sólidas.
Colectores de polvo por gravedad(fig. 6.1) son los dispositivos de limpieza más sencillos y económicos. El aire cargado de polvo se suministra a través de la entrada. 1 habiendo encontrado obstáculos en su camino 2 , disminuye la velocidad. Las partículas de polvo, como resultado de una disminución de la velocidad y bajo la influencia de su propio peso, se depositan en la tolva. 3 , y el aire limpio sale por el ramal 4 en la atmósfera.
1 - tubo de entrada; 2 - obstáculos; 3 - búnker; 4 - tubo de derivación de salida
Figura 6.1 - Diagrama general de un colector de polvo por gravedad
Las cámaras de gravedad se utilizan para depositar solo polvo grueso. Las partículas de polvo de menos de 10 micrones prácticamente no se depositan en estas cámaras, y en el rango de tamaño de fracción de 10 a 100 micrones, la eficiencia de sedimentación no supera el 40%.
La tasa de sedimentación de las partículas de polvo grandes se puede determinar mediante la fórmula:
, Sra,
dónde r np, r p - la densidad del material de partículas de polvo y aire, respectivamente, mg / m 3;
k - coeficiente que depende de la forma de las partículas, con una sección transversal cuadrada k= 1,1, con un rectangular - 0,9;
h - espesor de partícula, mm.
Durante la permanencia de la partícula en la cámara, debe producirse su sedimentación:
dónde t - el tiempo de residencia de la partícula de polvo en la cámara, segundo;
H 0 – altura de hundimiento, metro.
La longitud de la cámara gravitacional, teniendo en cuenta la velocidad real de movimiento del aire polvoriento, no debe ser menor que la longitud, que se calcula mediante la fórmula:
,
dónde D - diámetro de partícula, micrón.
Colectores de polvo inerciales(Fig. 6.2) se han vuelto ampliamente utilizados con el nombre de ciclones. En la práctica, los ciclones cilíndricos (TsN-P, TsN-15, TsN-24, TsN-2) y cónicos (SK-TsN-34, SK-SN-34-M, SDK-TsN-33) han demostrado su eficacia. El principio de su trabajo es el siguiente. El flujo de aire polvoriento se introduce en el ciclón a través del tubo de entrada. 1 tangencialmente a la superficie interior del cuerpo, que predetermina el movimiento alternativo a lo largo del cuerpo hasta el búnker 3 ... Bajo la influencia centrífugo las fuerzas de las partículas de polvo sobre la pared del ciclón forman una capa de polvo que, junto con parte del aire, entra en el búnker.
1 - tubo de entrada; 2 - agujero superior; 3 - búnker
Figura 6.2 - Esquema general del ciclón
La magnitud de la fuerza centrífuga está determinada por la fórmula:
, norte,
dónde A - coeficiente adimensional constante;
r r - Densidad de particula, mg / m 3 ;
D - diámetro de partícula, micrón;
V m - componente tangencial de la velocidad de la partícula, Sra;
r - radio de partícula, micrón;
R - radio del ciclón, metro;
NS - constante que depende del radio del ciclón y la temperatura de funcionamiento;
H c - altura del ciclón, metro.
La separación de las partículas de polvo del aire se produce cuando el flujo de aire en la tolva se gira 180 °. Una vez libre de polvo, el flujo de aire forma un vórtice y sale de la tolva, dando lugar a una liberación de aire que deja un ciclón por las aberturas superiores. 2.
Para el funcionamiento normal del ciclón, la tolva debe estar apretada. En otro caso, el polvo con una corriente de aire saldrá a través de los orificios de origen superiores (canales). Para todos los ciclones, la tolva debe tener una forma cilíndrica con un diámetro de 1,5 D- para cilindro, y (1.1 - 1.2) D- para ciclones cónicos ( D- diámetro interior del ciclón). La altura de la parte del cilindro de la tolva es 0,8 D.
Para purificar masas importantes de aire, utilice ciclones de batería BC-2; TsRB-150U, etc.
Los ciclones de batería constan de varios elementos ciclónicos de pequeño diámetro, combinados en un cuerpo, que tienen un suministro de aire común, así como una tolva colectora común. .
La purificación del aire en ciclones de batería se basa en el uso de fuerzas centrífugas.
La eficiencia de los ciclones depende de la concentración y el tamaño de las partículas de polvo. La eficiencia promedio de limpieza del aire es del 98% con un tamaño de partícula de 30 a 40 micrón, 80% - a las 10 micrón y 60% - en 4 - 5 micrón.
Los colectores de polvo rotativos, rotativos a contracorriente y radiales se utilizan ampliamente en las empresas.
Han demostrado su valía en las empresas. colectores de polvo de tela(Fig. 6.3), se utilizan para la limpieza de aire de una etapa media y fina de polvo fino seco (con un contenido de polvo inicial de más de 200 mg / m 3). Cuando el aire es muy polvoriento (más de 5000 mg / m 3) se utilizan colectores de polvo de tela como grados de limpieza secundarios.
El colector de polvo de tela consta de un cuerpo de metal plegable 5 dividido en varias particiones verticales. Las bolsas de filtro de cilindro están ubicadas en cada sección 6 de pana, franela o tela. Los filtros de tela se caracterizan por una alta eficiencia de purificación del aire a partir de pólvora (98% y más).
El principio de funcionamiento de un colector de polvo de tela es el siguiente. El aire polvoriento entra en el conducto 1 en la caja de distribución de aire de la tolva 7 por donde entra en las mangas 6 ... Después de la filtración, se suministra aire al espacio entre los brazos y luego al colector 4 ... El polvo se deposita en la superficie interior de las mangas, de donde se elimina mediante un mecanismo de trituración. 3 o es impulsado por una corriente de aire de un ventilador especial a través del conducto 2 ... El polvo de las mangas entra en la tolva 7 , de donde con la ayuda de la barrena 8 transportado fuera del ciclón.
Uno de mejores vistas limpiar el aire del polvo y la niebla es limpieza electrica... Este proceso de limpieza se basa en la ionización por impacto del aire en la zona de descarga de corona, la transferencia de carga iónica por partículas de polvo, su asentamiento en electrodos de deposición y corona. colectores de polvo eléctricos(figura 6.4).
Los colectores de polvo eléctricos se utilizan ampliamente para limpiar el aire de partículas de polvo muy finas con un tamaño de 0,01 micrón y menos. Se dividen en una etapa y dos etapas. Alimentado por corriente continua de alto voltaje - 60-100 kV.
El colector de polvo eléctrico incluye: tubo de entrada 1 sitiar 2 y corona 3 electrodos, aislante 4 , tubería de salida 5 y búnker 6.
Las principales fuerzas que predeterminan el movimiento de las partículas de polvo hacia el electrodo de deposición son: fuerzas aerodinámicas, fuerzas de atracción y fuerzas de presión del "viento" eléctrico.
Por lo tanto, al suministrar aire polvoriento a través del tubo de entrada 1 las partículas de polvo se cargan y se mueven hacia el electrodo de deposición 2 bajo la influencia de fuerzas aerodinámicas y eléctricas, y las partículas de polvo cargadas positivamente se depositan en el electrodo de corona negativa 3 ... Dado que el volumen de la zona exterior de descarga de corona es mucho mayor que el volumen de la zona interior, la mayoría de las partículas de polvo están cargadas negativamente. Por lo tanto, la mayor parte del polvo se deposita en el electrodo positivo (las paredes de la carcasa del colector de polvo), y solo relativamente insignificante, en el electrodo de corona negativo. En este caso, la resistencia eléctrica de las capas de polvo es de particular importancia.
Polvo con baja resistividad eléctrica ( R< 104 Ohmios ∙ cm 3) al tocar los electrodos, instantáneamente pierde su carga y adquiere una carga que corresponde al signo del electrodo; después de lo cual surge una fuerza repulsiva entre el electrodo y las partículas de polvo. Esta fuerza se contrarresta únicamente con la fuerza de adhesión, pero si es insuficiente, la eficacia de limpieza disminuye drásticamente. El polvo con una resistencia eléctrica significativa es más difícil de atrapar en los precipitadores electrostáticos, ya que la descarga de partículas propulsoras es lenta. Por tanto, en condiciones reales, para reducir la resistencia eléctrica de estas partículas, se humedece el aire en polvo antes de suministrarlo al filtro, aumentando así la eficiencia de limpieza. Esta es la razón por la que la industria utiliza varios diseños típicos de colectores de polvo secos y húmedos. Los electrodos de los colectores de polvo seco se limpian periódicamente mediante mecanismos de trituración y los húmedos, mediante calentamiento con vapor de agua.
La práctica de ingeniería confirma que los dispositivos de limpieza de polvo existentes no siempre brindan la purificación de aire necesaria del polvo. Se sabe que cuanto más pequeñas son las partículas de polvo, más difícil es capturarlas y la sedimentación de partículas menores a 1 micrón se vuelve casi imposible. Por lo tanto, la industria a menudo utiliza el método de coagulación acústica, que se basa en un aumento del tamaño y la masa de las partículas de polvo bajo la acción de vibraciones ultrasónicas.
En la Fig. 6.5 es un diagrama lavador de boquillas, que es una especie de depurador Venturi. El principio de su funcionamiento es el siguiente. Flujo de aire a través de la boquilla 3 se alimenta al espejo de agua, donde se depositan las partículas de polvo más grandes. Polvo finamente disperso, distribuido por toda la sección transversal de la carcasa 1 , sube hacia la corriente de gotas, que se alimenta al depurador a través de las correas de las boquillas 2 ... La eficiencia de limpieza en los depuradores por aspersión es baja (0,6 - 0,7).
Los depuradores centrífugos de batería (Fig. 6.6) se utilizan para la limpieza en húmedo de corrientes de aire no tóxicas y no explosivas del polvo. El principio de funcionamiento de dichos colectores de polvo es el siguiente.
Cuando se suministra aire polvoriento a través de la entrada 5 las partículas de polvo se depositan en la película líquida 2 Fuerzas centrífugas que surgen durante la rotación del flujo de aire hacia los depuradores debido a la colocación tangencial de la tubería de entrada. Película líquida con un espesor de al menos 0,3 mm formado al alimentar agua a través de una boquilla 1 y fluye continuamente hacia abajo, atrayendo partículas de polvo hacia la tolva 4 ... La eficiencia de la limpieza del aire en tales depuradores depende del diámetro de su cuerpo, la velocidad del aire en la tubería de entrada y la dispersión del polvo.
Las empresas utilizan cinco métodos principales de purificación del aire atmosférico a partir de vapores de solventes, diluyentes (acetona, benceno, xileno, tolueno, formaldehído, amoníaco, etc.), gases y otras sustancias nocivas, a saber: absorción; adsorción; quimisorción; neutralización térmica; neutralización catalítica y similares.
Absorción a menudo denominado en la técnica proceso de limpieza con depuradora. El principio de este método es separar la mezcla de gas-aire en componentes de la absorción de uno o más componentes de gas (absorbentes) de esta mezcla por un absorbente de líquido (absorbente) con la formación de una solución. La fuerza destructiva en este caso es el ingrediente de concentración en el límite de la fase "gas-líquido". El absorbente disuelto en el líquido como resultado de la difusión penetra en las capas internas del absorbente. Este proceso está determinado por el tamaño de la superficie de separación de fases, la turbulencia de los flujos y el coeficiente de difusión. La condición principal para elegir un absorbente es la solubilidad del componente extraído en él y su dependencia de la temperatura y la presión.
Entonces, por ejemplo, para eliminar el amoníaco, el cloruro o el fluoruro de hidrógeno de las emisiones tecnológicas, se usa agua como líquido absorbente, con menos frecuencia ácido sulfúrico o aceite viscoso, etc.
En la Fig. 6.7 muestra un diagrama del absorbedor. En el absorbedor a través de la tubería. 1 entra aire gaseado con presión parcial máxima, pasa a través de la capa líquida 5 (en forma de burbujas) y sale por la tubería 3 con mínima presión parcial. El líquido absorbente entra en el aparato contra el flujo a través del aspersor. 4 y sale por la tubería 7 ... El proceso de absorción es heterogéneo, que tiene lugar en la interfaz gas-líquido, por lo que para acelerarlo se utilizan diversos dispositivos que aumentan el área del gas de contacto con el líquido.
Para aumentar la eficiencia, purificar el aire de los vapores de disolventes, diluyentes y gases, se utilizan absorbentes químicos en forma de soluciones acuosas de electrolitos (ácidos, sales, álcalis, etc.). Por ejemplo, para purificar el aire del dióxido de azufre como absorbente (neutralizador), se usa una solución alcalina, como resultado de la reacción, se obtiene una sal:
SO 2 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O.
Limpieza catalítica. Para reducir la toxicidad de los motores de combustión interna en los vehículos, se utilizan neutralizadores de gases de escape (Figura 6.8). Neutralizador- Este es un dispositivo adicional que se introduce en el sistema de escape del motor para reducir la toxicidad de los gases de escape.
1 - tubo de entrada; 2 - tubería de derivación para suministro de fluido;
3 - tubo de derivación de salida; 4 - rociador de líquido (absorbedor);
5 - absorbedor; 6 - celosía de soporte; 7 - tubo de derivación para la eliminación de líquidos
Figura 6.7 - Diagrama de un absorbedor para purificar el aire atmosférico de gases y componentes ligeros de pinturas y barnices.
a - reactor catalítico: 1 - recuperador; 2 - anexo de contacto;
3 - catalizador; 4 - encendedor; 5 - calentador; b - instalación para purificación de aire de vapores de formaldehído: 1 - columna de seis columnas; 2 - medidor de amoniaco, 3 - reactor; 4 - capacidad; 5 - bomba; 6 - colección; 7 - ventilador
Figura 6.8 - Esquema de instalaciones para la conversión de componentes tóxicos
residuos industriales en sustancias inofensivas
En la práctica de la ingeniería, los convertidores catalíticos son los más comunes. El trabajo de tales neutralizadores consiste en la oxidación profunda (90%) de monóxido de carbono e hidrocarburos en un amplio rango de temperatura (250 - 800 ° C) en presencia de humedad, compuestos de azufre y plomo.
En los neutralizadores, se suelen utilizar catalizadores de platino, que aceleran diversas reacciones. Los catalizadores de este tipo se caracterizan por bajas temperaturas en la etapa inicial de operación eficiente, resistencia a altas temperaturas y durabilidad a altas tasas de flujo de gas. Sin embargo, los convertidores catalizados por platino son bastante caros. Por lo tanto, en los neutralizadores modernos se utilizan catalizadores más baratos, hechos de los compuestos Fe 2 O 3, Co 3 O 4, Cr 2 O 3 o MnO 2. Dichos neutralizadores funcionan en condiciones de grandes diferencias de temperatura, cargas de vibración y entornos agresivos.
En la Fig. 6.9 muestra un diagrama de un convertidor catalítico para un automóvil con motor diesel Combustión interna. El diseño del neutralizador tiene la forma de un "tubo en un tubo". El reactor consta de rejillas perforadas externas e internas, entre las cuales se coloca un lecho de catalizador granular.
Por la naturaleza de las reacciones químicas, los neutralizadores de este tipo se dividen en: oxidantes (inflamables), renovables, de tres componentes (bifuncionales).
1 - caso; 2 - reactor; 3 - celosía; 4 - aislamiento térmico; 5 - catalizador;
6 - brida
Figura 6.9 - Esquema del convertidor catalítico
Preguntas de control
1. Características de la atmósfera (composición, estructura, significado).
2. Fuentes de contaminación atmosférica y principales contaminantes.
3. Consecuencias de la contaminación atmosférica (smog, lluvia ácida, efecto invernadero, agotamiento del ozono).
4. Protección legislativa de la atmósfera.
5. Medidas arquitectónicas y urbanísticas para proteger la atmósfera.
6. Medidas tecnológicas y sanitario-técnicas para la protección del ambiente.
7. Métodos y medios básicos de depuración de emisiones a la atmósfera.
8. Adsorción y depuración de emisiones en depuradores.
Tema 7. PROTECCIÓN DE LA HIDRÓSFERA
7.1 Características de la hidrosfera
7.1.1 Estado de los recursos hídricos
7.1.2 Propiedades del agua como factor limitante en el ecosistema
7.2 Importancia de la hidrosfera
7.3 Fuentes y tipos de contaminación del agua. Contaminación industrial
7.4 Consecuencias de la contaminación de la hidrosfera
7.5 Métodos para limpiar la hidrosfera
7.5.1 Autolimpieza de mares y océanos
7.5.2 Limpieza doméstica Aguas residuales
7.5.3 Tratamiento de aguas residuales industriales
7.6 Selección de algunos medios técnicos y tecnológicos para proteger la hidrosfera de la contaminación industrial
7.7 Seguimiento estatal de las masas de agua y normalización en el ámbito de la protección
Conceptos y palabras clave: hidrosfera; aguas endógenas; fotólisis de agua; presión osmótica; el ciclo del agua en la naturaleza; flotación; biofiltro
7.1 Características de la hidrosfera
El agua es una de las sustancias más asombrosas de nuestro planeta. Lo podemos ver en estados sólido (nieve, hielo), líquido (ríos, mares) y gaseoso (vapor de agua en la atmósfera). Todos Naturaleza viva no puede prescindir del agua, que está presente en todos los procesos metabólicos. Todas las sustancias absorbidas por las plantas del suelo entran en ellas solo en estado disuelto. No hay agua pura en la naturaleza. Pero en condiciones experimentales, el agua pura se sobrecalienta y se sobreenfría fácilmente, cuando presión atmosférica Las temperaturas alcanzaron los +200 y -33 o C.
En general, el agua es un disolvente universal inerte, es decir, un disolvente que no cambia bajo la influencia de las sustancias que disuelve. Como solvente, el agua es un dipolo, con un momento alto (1.87), bajo cuya acción las fuerzas interatómicas e intermoleculares en la superficie de los cuerpos sumergidos en agua se debilitan 80 veces. Es el más alto de todos los compuestos conocidos y hace que el agua sea el solvente más exclusivo. Por ejemplo: al beber un vaso de agua al día, consumimos 0,1 g de vaso a lo largo de nuestra vida.
Fue en el agua donde se originó la vida en nuestro planeta. Gracias a los océanos del mundo, la termorregulación tiene lugar en nuestro planeta. El hombre no puede vivir sin agua. Finalmente, en el mundo moderno, el agua es uno de los factores más importantes que determinan la ubicación de las fuerzas productivas y, muy a menudo, los medios de producción. El Departamento de Defensa británico ha desarrollado una doctrina según la cual, a corto plazo, el acceso al agua potable puede provocar conflictos armados.
Hidrosfera- la capa de agua de la Tierra, que gira con la Tierra y es una colección de océanos, mares, lagos, ríos, formaciones de hielo, aguas subterráneas y aguas atmosféricas... La hidrosfera une todas las aguas libres que pueden moverse bajo la influencia energía solar y las fuerzas de la gravedad, para pasar de un estado a otro. Las aguas de la tierra están en constante movimiento.
7.1.1 Estado de los recursos hídricos(basado en los materiales del 3er Foro Mundial del Agua, Kyoto, marzo de 2003:
Reservas totales de agua en la Tierra son unos 1400 millones de km 3. De este total, el 97,5% cae sobre el agua salada del Océano Mundial.
Un poco más del 2% de toda el agua es apta para uso humano, o unos 28 millones. km 3. De esta agua, aproximadamente: el 69% es agua en forma de nieve y hielo en la Antártida, el Ártico y Groenlandia; 30% proviene de El agua subterránea; 0,12% para aguas superficiales de ríos y lagos.
Adecuado para cuentas de uso directo de 9000 km 3.
Se consumen 4000 km 3.
La afluencia de aguas continentales al Océano Mundial (recursos hídricos renovables anualmente) es de 45 mil km 3.
Distribución geográfica del consumo de agua:
- Asia: 55% de toda el agua.
América del Norte: 19%
Europa: 9,2%
África: 4,7%
- Sudamerica: 3,3%.
Resto del mundo: 8,8%
Por sector: Agricultura - 70%, industria - 22%, familiar – 8%.
Consumo de agua por día por persona(teniendo en cuenta todos los sectores de la economía) :
600l en Norteamérica y Japón;
250 - 350L en Europa;
10-20 litros en países cercanos al Sahara.
La ingesta media anual de agua de ríos y fuentes subterráneas en el mundo es de 600 m 3 por persona, de los cuales 50 m 3 son agua potable o 137 litros por persona por día.
Por lo tanto, la importancia del agua y la hidrosfera, la capa de agua de la Tierra, no puede subestimarse. En este momento, cuando la tasa de crecimiento del consumo de agua es enorme, cuando algunos países ya están experimentando una grave escasez de agua dulce, el problema de reducir la contaminación del agua dulce es especialmente grave.
El control de la contaminación del aire en Rusia se lleva a cabo en casi 350 ciudades. El sistema de vigilancia incluye 1200 estaciones y cubre casi todas las ciudades con una población de más de 100 mil habitantes y ciudades con grandes empresas industriales.
Los medios de protección de la atmósfera deben limitar la presencia de sustancias nocivas en el aire del entorno humano a un nivel no superior al MPC. En todos los casos, se debe cumplir la siguiente condición:
С + sf PDK (1)
para cada sustancia peligrosa (SF - concentración de fondo).
El cumplimiento de este requisito se logra mediante la localización de sustancias nocivas en el lugar de su formación, la eliminación de la habitación o del equipo y la dispersión en la atmósfera. Si, al mismo tiempo, la concentración de sustancias nocivas en la atmósfera supera el MPC, la emisión se purifica de sustancias nocivas en los dispositivos de purificación instalados en el sistema de escape. Los sistemas de escape de ventilación, tecnológicos y de transporte más comunes.
En la práctica, se implementan las siguientes opciones para proteger el aire atmosférico:
Para cumplir con la concentración máxima permisible de sustancias nocivas en el aire atmosférico de las áreas pobladas, se establece la emisión máxima permisible (MPE) de sustancias nocivas de los sistemas de ventilación por extracción, diversas plantas tecnológicas y de energía.
Los dispositivos para la limpieza de la ventilación y las emisiones tecnológicas a la atmósfera se dividen en: colectores de polvo (secos, eléctricos, filtros, húmedos); eliminadores de neblina (baja y alta velocidad); dispositivos para capturar vapores y gases (absorción, quimisorción, adsorción y neutralizadores); dispositivos de limpieza de varias etapas (trampas de polvo y gas, trampas de niebla e impurezas sólidas, colectores de polvo de varias etapas). Su trabajo se caracteriza por una serie de parámetros. Los principales son la actividad de limpieza, la resistencia hidráulica y el consumo de energía.
Eficiencia de limpieza
= (svh - svyh) / svh (2)
donde svh y svykh son las concentraciones másicas de impurezas en el gas antes y después del aparato.
Colectores de polvo seco: los ciclones de varios tipos se utilizan ampliamente para limpiar gases de partículas.
La limpieza eléctrica (precipitadores electrostáticos) es uno de los tipos más avanzados de limpieza de gases de partículas de polvo y niebla suspendidas en ellos. Este proceso se basa en la ionización del gas de impacto en la zona de descarga de corona, la transferencia de carga iónica a partículas de impureza y la deposición de estas últimas sobre electrodos de precipitación y corona. Para ello, se utilizan precipitadores electrostáticos.
Para una limpieza de emisiones altamente eficiente, es necesario utilizar dispositivos de limpieza de varias etapas. En este caso, los gases a limpiar pasan secuencialmente por varios dispositivos de limpieza autónomos o una unidad, que incluye varias etapas de limpieza.
Estas soluciones se utilizan en la purificación de gases de gran eficacia a partir de impurezas sólidas; mientras limpia de impurezas sólidas y gaseosas; cuando se limpia de impurezas sólidas y gotitas, etc. La limpieza multietapa es ampliamente utilizada en sistemas de purificación de aire con su posterior retorno a la habitación.
Métodos para limpiar las emisiones de gases a la atmósfera.
El método de absorción de purificación de gases, realizado en instalaciones de absorbedor, es el más simple y da un alto grado de purificación, sin embargo, requiere equipos voluminosos y purificación del líquido absorbente. Basado en reacciones químicas entre un gas como el dióxido de azufre y una lechada absorbente (solución alcalina: piedra caliza, amoniaco, cal). Con este método, las impurezas gaseosas nocivas se depositan en la superficie de un cuerpo poroso sólido (adsorbente). Este último se puede recuperar por desorción calentando con vapor.
El método de oxidación de sustancias nocivas carbonosas combustibles en el aire consiste en la combustión en una llama y la formación de CO2 y agua, el método de oxidación térmica consiste en calentar y alimentar a un quemador de fuego.
La oxidación catalítica con catalizadores sólidos consiste en hacer pasar dióxido de azufre a través del catalizador en forma de compuestos de manganeso o ácido sulfúrico.
Los agentes reductores (hidrógeno, amoniaco, hidrocarburos, monóxido de carbono) se utilizan para purificar gases mediante catálisis mediante reacciones de reducción y descomposición. La neutralización de los óxidos de nitrógeno NOx se logra mediante el uso de metano, seguido del uso de alúmina para neutralizar el monóxido de carbono resultante en la segunda etapa.
El método catalítico de sorción de purificación de sustancias especialmente tóxicas a temperaturas por debajo de la temperatura de catálisis es prometedor.
El método de adsorción-oxidativo también parece prometedor. Consiste en la adsorción física de pequeñas cantidades de componentes nocivos, seguida de la expulsión de la sustancia adsorbida con un flujo de gas especial en un reactor de postcombustión termocatalítico o térmico.
En las grandes ciudades, para reducir el efecto nocivo de la contaminación del aire en los humanos, se utilizan medidas especiales de planificación urbana: desarrollo zonal de áreas residenciales, cuando los edificios bajos están ubicados cerca de la carretera, luego edificios altos y bajo su protección: instituciones médicas y para niños ; intercambiadores de transporte sin intersecciones, jardinería.
Protección del aire atmosférico
El aire atmosférico es uno de los principales vitales elementos importantes medio ambiente.
La ley "O6 para la protección del aire atmosférico" cubre de manera integral el problema. Resumió los requisitos desarrollados en años anteriores y los justificó en la práctica. Por ejemplo, la introducción de normas que prohíban la puesta en servicio de cualquier instalación de producción (de nueva creación o reconstruida), si durante la operación se convierten en fuentes de contaminación u otros efectos negativos en el aire atmosférico. Se han desarrollado más las normas sobre la regulación de las concentraciones máximas permisibles de contaminantes en el aire atmosférico.
La legislación sanitaria estatal solo para el aire atmosférico estableció MPC para la mayoría sustancias químicas por acción aislada y por sus combinaciones.
Los estándares de higiene son un requisito estatal para los gerentes de empresas. Su implementación debe ser monitoreada por los órganos estatales de supervisión sanitaria del Ministerio de Salud y el Comité Estatal de Ecología.
De gran importancia para la protección sanitaria del aire atmosférico es la identificación de nuevas fuentes de contaminación atmosférica, contabilizando los objetos diseñados, construidos y reconstruidos que contaminan la atmósfera, control sobre el desarrollo e implementación de planes maestros para ciudades, pueblos y centros industriales en términos de la ubicación de empresas industriales y zonas de protección sanitaria.
La Ley de Protección del Aire Atmosférico establece los requisitos para el establecimiento de normas para las emisiones máximas permisibles de contaminantes a la atmósfera. Estos estándares se establecen para cada fuente estacionaria de contaminación, para cada modelo de transporte y otros vehículos e instalaciones móviles. Se determinan de tal manera que el total de emisiones nocivas de todas las fuentes de contaminación en un área determinada no exceda los estándares de MPC para contaminantes en el aire. Las emisiones máximas permitidas se establecen solo teniendo en cuenta las concentraciones máximas permitidas.
Los requisitos de la Ley sobre el uso de productos fitosanitarios son muy importantes, fertilizantes minerales y otras drogas. Todas las medidas legislativas constituyen un sistema preventivo destinado a prevenir la contaminación atmosférica.
La ley proporciona no solo control sobre el cumplimiento de sus requisitos, sino también responsabilidad por su violación. Un artículo especial define el papel de los organismos públicos y los ciudadanos en la implementación de las medidas de protección del medio ambiente aéreo, los obliga a asistir activamente a los organismos estatales en estas materias, ya que solo una amplia participación ciudadana permitirá implementar las disposiciones de este ley. Entonces, dice que el estado otorga gran importancia a la preservación de un estado favorable del aire atmosférico, su restauración y mejora para garantizar las mejores condiciones de vida para las personas: su trabajo, vida, recreación y protección de la salud.
Las empresas o sus edificios y estructuras individuales, cuyos procesos tecnológicos son una fuente de emisión de sustancias de olor nocivo y desagradable al aire atmosférico, están separadas de los edificios residenciales por zonas de protección sanitaria. La zona de protección sanitaria para empresas e instalaciones puede aumentarse, si es necesario y con la debida justificación, no más de 3 veces, dependiendo de siguientes razones: a) la eficacia de los métodos de depuración de emisiones a la atmósfera previstos o posibles de implantación; b) falta de formas de limpiar las emisiones; c) colocación de edificios residenciales, si es necesario, en el lado de sotavento en relación con la empresa en el área de posible contaminación atmosférica; d) rosas de viento y otras condiciones locales desfavorables (por ejemplo, calma y niebla frecuentes); e) construcción de nuevas instalaciones de producción sanitaria, aún insuficientemente estudiadas.
Los tamaños de las zonas de protección sanitaria para grupos individuales o complejos de grandes empresas de las industrias química, refinería de petróleo, metalúrgica, construcción de maquinaria y otras, así como centrales térmicas con emisiones que crean grandes concentraciones de diversas sustancias nocivas en el aire y tienen un efecto particularmente adverso en la salud y el saneamiento: las condiciones de vida higiénicas de la población se establecen en cada caso específico mediante una decisión conjunta del Ministerio de Salud y el Comité Estatal de Construcción de Rusia.
Para aumentar la eficiencia de las zonas de protección sanitaria, se planta vegetación arbórea-arbustiva y herbácea en su territorio, lo que reduce la concentración de polvo y gases industriales. En las zonas de protección sanitaria de las empresas que contaminan intensamente el aire atmosférico con gases nocivos para la vegetación, se deben cultivar los árboles, arbustos y pastos más resistentes a los gases, teniendo en cuenta el grado de agresividad y concentración de las emisiones industriales. Las emisiones de las empresas de la industria química (anhídrido sulfúrico y sulfúrico, sulfuro de hidrógeno, ácidos sulfúrico, nítrico, fluorhídrico y bromoso, cloro, flúor, amoníaco, etc.), metalurgia ferrosa y no ferrosa, carbón y industrias de energía térmica son especialmente dañinas para la vegetación.
* Este trabajo no es trabajo científico, no es un trabajo de calificación final y es el resultado del procesamiento, estructuración y formato de la información recopilada destinada a ser utilizada como fuente de material para la auto-preparación de trabajos educativos.
Protección de la atmósfera La atmósfera se caracteriza por un dinamismo extremadamente alto, causado tanto por el rápido movimiento de las masas de aire en las direcciones lateral y vertical, como por las altas velocidades, por una variedad de reacciones fisicoquímicas que ocurren en ella. La atmósfera es considerada como un enorme “caldero químico”, en el que influyen numerosos y variables factores antropogénicos y naturales. Los gases y aerosoles emitidos a la atmósfera son muy reactivos. El polvo y el hollín que surgen de la quema de combustibles y los incendios forestales absorben metales pesados y radionúclidos y, cuando se depositan en la superficie, pueden contaminar vastas áreas y penetrar en el cuerpo humano a través del tracto respiratorio. La contaminación del aire es la introducción directa o indirecta de cualquier sustancia en él en una cantidad tal que afecta la calidad y composición del aire exterior, dañando a las personas, la naturaleza viva e inanimada, los ecosistemas, materiales de construcción, recursos naturales- todo el entorno. Purificación de aire de impurezas. Para proteger la atmósfera del impacto antropogénico negativo, se utilizan las siguientes medidas: procesos tecnológicos ; - limpieza de las emisiones de gases de impurezas nocivas; - dispersión de las emisiones de gases en la atmósfera; - Disposición de zonas de protección sanitaria, soluciones arquitectónicas y urbanísticas. Tecnología sin residuos y con pocos residuos La ecologización de esos procesos es la creación de ciclos tecnológicos cerrados, tecnologías sin residuos y con pocos residuos que excluyen la entrada de contaminantes nocivos a la atmósfera. La forma más fiable y económica de proteger la biosfera de las emisiones de gases nocivos es la transición a una producción libre de residuos oa tecnologías libres de residuos. El término "tecnología sin residuos" fue acuñado por primera vez por el académico N.N. Semenov. Significa la creación de sistemas tecnológicos óptimos con flujos cerrados de material y energía. Dicha producción no debe tener aguas residuales, emisiones nocivas a la atmósfera y desechos sólidos y no debe consumir agua de reservorios naturales. Es decir, comprenden el principio de organización y funcionamiento de la producción, con el uso racional de todos los componentes de las materias primas y la energía en un ciclo cerrado: (materias primas primarias - producción - consumo - materias primas secundarias). Por supuesto, el concepto de "producción sin residuos" tiene un carácter un tanto convencional; Este es un modelo de producción ideal, ya que en condiciones reales es imposible eliminar por completo el desperdicio y deshacerse del impacto de la producción en el medio ambiente. Más precisamente, estos sistemas deberían denominarse sistemas de bajo nivel de residuos, con emisiones mínimas, en las que el daño a los ecosistemas naturales será mínimo. La tecnología de bajo desperdicio es un paso intermedio en la creación de una producción sin desperdicios. En la actualidad, se han identificado varias direcciones principales de protección de la biosfera, que en última instancia conducen a la creación de tecnologías libres de residuos: 1) desarrollo e implementación de procesos y sistemas tecnológicos fundamentalmente nuevos que operan en un ciclo cerrado, lo que permite excluir la formación de la volumen de residuos; 2) procesamiento de residuos de producción y consumo como materias primas secundarias; 3) creación de complejos territoriales-industriales con una estructura cerrada de flujos de materiales de materias primas y residuos dentro del complejo a. La importancia del uso económico y racional de los recursos naturales no requiere justificación. La demanda de materias primas crece constantemente en el mundo, cuya producción es cada vez más cara. Al ser un problema intersectorial, el desarrollo de tecnologías de bajo y sin desperdicio y el uso racional de los recursos secundarios requieren decisiones intersectoriales. El desarrollo e implementación de procesos y sistemas tecnológicos fundamentalmente nuevos que operan en un ciclo cerrado, permitiendo excluir la formación de la mayor parte de los residuos, es la principal dirección del progreso técnico. Purificación de las emisiones de gas a partir de impurezas nocivas Las emisiones de gas se clasifican según la organización de la eliminación y el control, en organizadas y no organizadas, según la temperatura, en calientes y frías. La emisión organizada es una emisión que ingresa a la atmósfera a través de conductos de gas, conductos de aire y tuberías especialmente construidos. Las emisiones fugitivas son emisiones industriales que ingresan a la atmósfera en forma de flujos de gas no direccionales como resultado de una fuga de equipos. Ausencia o funcionamiento insatisfactorio de equipos de aspiración de gas en los puntos de carga, descarga y almacenamiento del producto. Los sistemas de purificación de gas se utilizan para reducir la contaminación del aire por emisiones industriales. Se entiende por lavado de gases la separación del gas y si el contaminante procedente de una fuente industrial se convierte en un estado inocuo. Los medios de protección de la atmósfera deberían limitar la presencia de sustancias nocivas en el aire del medio humano a un nivel no superior a P DK. En todos los casos, se debe cumplir la siguiente condición: C + Cf 30 µm. Para partículas con d = 5-30 micrones, el grado de purificación disminuye al 80%, y para d == 2-5 micrones, es menos del 40%. El diámetro de las partículas eliminadas por un ciclón en un 50% se puede determinar mediante una fórmula empírica La resistencia hidráulica de los ciclones de alto rendimiento es de aproximadamente 1080 Pa. Los clones Cy se utilizan ampliamente para la purificación gruesa y media de gases de aerosoles. Otro tipo de colector de polvo centrífugo es un rotoclone, que consta de un rotor y un ventilador colocados en una carcasa de sedimentación. Las aspas del ventilador del yator, al girar, dirigen el polvo hacia el canal, que conduce al receptor de polvo. Los dispositivos ciclónicos son los más comunes en la industria, ya que no tienen partes móviles en el dispositivo y una alta confiabilidad de operación a temperaturas de gas de hasta 500 0 С, recolección de polvo en forma seca, resistencia hidráulica casi constante del dispositivo, facilidad de fabricación, alta grado de purificación. Desventajas: alta resistencia hidráulica 1250-1500 Pa, mala recolección de partículas de menos de 5 micrones de tamaño. Los filtros también se utilizan para limpiar gases. La filtración se basa en el paso del gas a limpiar a través de diversos materiales filtrantes. Los deflectores de filtrado consisten en elementos fibrosos o granulares y se subdividen convencionalmente en los siguientes tipos. Tabiques porosos flexibles: materiales textiles hechos de fibras naturales, sintéticas o minerales, materiales fibrosos no tejidos (fieltros, papel, cartón), láminas celulares (caucho esponjoso, espuma de poliuretano, filtros de membrana). La filtración es una técnica muy común para la limpieza fina de gases. Sus ventajas son el costo comparativamente bajo del equipo (con la excepción de los filtros de cermet) y la alta eficiencia de la limpieza fina. Las desventajas de la filtración son la alta resistencia hidráulica y la rápida obstrucción del material del filtro con polvo. Purificación de emisiones de sustancias gaseosas de empresas industriales En la actualidad, cuando una tecnología libre de residuos está en su infancia y todavía no hay empresas completamente libres de residuos, la tarea principal de la limpieza de gases es llevar el contenido de impurezas tóxicas en las impurezas gaseosas. a la concentración máxima permisible (MPC) establecida por las normas sanitarias ... Los métodos industriales para limpiar las emisiones de gases de las impurezas t-oxy gaseosas y vaporosas se pueden dividir en cinco grupos principales: 1 Método de absorción: consiste en la absorción de los componentes individuales de una mezcla gaseosa por un absorbente (absorbedor), que es un líquido. Los absorbentes utilizados en la industria se evalúan de acuerdo con los siguientes indicadores: 1) capacidad de absorción, es decir, la solubilidad del componente extraído en el absorbente en función de la temperatura y la presión; 2) selectividad, caracterizada por la relación de las solubilidades de los gases separados y las velocidades de su absorción; 3) presión de vapor mínima para evitar la contaminación del gas purificado con los vapores del absorbente; 4) bajo precio; 5) ningún efecto corrosivo en el equipo. Como absorbentes se utilizan agua, soluciones de amoniaco, álcalis cáusticos y carbonatos, sales de manganeso, etanolaminas, aceites, suspensiones de hidróxido de calcio, óxidos de manganeso y magnesio, sulfato de magnesio, etc. Por ejemplo, para purificar gases a partir de amoniaco, cloruro e hidrógeno El fluoruro en el agua se usa como absorbente, el ácido sulfúrico se usa para capturar el vapor de agua y el aceite se usa para capturar los hidrocarburos aromáticos. La limpieza por absorción es un proceso continuo y, por regla general, cíclico, ya que la absorción de impurezas suele ir acompañada de la regeneración de la solución de absorción y su retorno al inicio del ciclo de limpieza. En la absorción física, la regeneración del absorbente se lleva a cabo calentando y bajando la presión, como resultado de lo cual la impureza del gas absorbido se desorbe y concentra. Para implementar el proceso de limpieza se utilizan absorbentes de varios diseños (film, empaquetados, tubulares, etc.). El depurador compacto más común es Ubber, que se utiliza para limpiar gases de dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, cloro, monóxido y dióxido de carbono, fenoles, etc. a una velocidad de gas de 0,02 a 0,7 m / s. Por tanto, los volúmenes del aparato son grandes y las instalaciones engorrosas. Los métodos de absorción se caracterizan por la continuidad y versatilidad del proceso, la eficiencia y la capacidad de extraer grandes cantidades de impurezas de los gases. La desventaja de este método es que los depuradores empaquetados, los dispositivos de burbujeo e incluso de espuma proporcionan un grado suficientemente alto de extracción de impurezas nocivas (hasta MPC) y una regeneración completa de los absorbentes solo con un gran número de etapas de limpieza. Por lo tanto, los esquemas tecnológicos para la limpieza en húmedo suelen ser complejos, de múltiples etapas y los reactores limpios (especialmente los depuradores) tienen grandes volúmenes. Cualquier proceso de limpieza por absorción húmeda de los gases de escape de las impurezas gaseosas y vaporosas es conveniente solo si es cíclico y sin desperdicio. Pero los sistemas cíclicos de limpieza en húmedo son competitivos solo cuando se combinan con la limpieza del polvo y la refrigeración por gas. 2. El método de quimisorción se basa en la absorción de gases y vapores por absorbentes sólidos y líquidos, como resultado de lo cual se forman compuestos poco volátiles y poco solubles. La mayoría de los procesos de quimisorción de la purificación de gases son reversibles, es decir, con un aumento de la temperatura de la solución de absorción, los compuestos químicos formados durante la quimisorción se descomponen con la regeneración de los componentes activos de la solución de absorción y con la desorción de la impureza absorbida. del gas. Esta técnica es la base para la regeneración de quimisorbentes en sistemas cíclicos de limpieza de gases. La quimisorción es especialmente aplicable para la purificación fina de gases a una concentración inicial relativamente baja de impurezas. 3. Método de adsorción - basado en la captura de impurezas de gases nocivos por la superficie de sólidos, materiales altamente porosos con una superficie específica desarrollada. Los métodos de adsorción se utilizan para diversos fines tecnológicos: separación de mezclas de vapor y gas en componentes con liberación de fracciones, deshidratación de gases y limpieza sanitaria de gases de escape. Recientemente, los métodos de adsorción han pasado a primer plano como un medio fiable de proteger la atmósfera de sustancias gaseosas tóxicas, proporcionando la posibilidad de concentrar y utilizar estas sustancias. Los adsorbentes industriales más utilizados en la limpieza de gases son carbón activado, gel de sílice, gel de alúmina, zeolitas naturales y sintéticas (tamices moleculares). Los principales requisitos para los sorbentes industriales son una característica cn de alta absorción, selectividad de acción (selectividad), estabilidad térmica, servicio a largo plazo sin cambiar la estructura y propiedades de la superficie y la posibilidad de una fácil regeneración. El carbón activado se usa con mayor frecuencia para la limpieza sanitaria de gases debido a su alta capacidad de absorción y facilidad de regeneración. Conocido varios diseños adsorbentes (verticales, usados a caudales bajos, horizontales, a caudales altos x, anulares). La depuración de gases se realiza mediante lechos adsorbentes fijos y lechos móviles. El gas a limpiar pasa a través del adsorbedor a una velocidad de 0.05-0.3 m / s. Después de la limpieza, el adsorbedor cambia a regeneración. Una planta de adsorción, formada por varios reactores, funciona en su conjunto de forma continua, ya que al mismo tiempo algunos reactores se encuentran en la etapa de purificación, mientras que otros se encuentran en las etapas de regeneración, enfriamiento, etc.vapor sobrecalentado, aire, gas inerte (nitrógeno ). A veces, el adsorbente que ha perdido su actividad (filtrado por polvo, resina) se reemplaza por completo. Los más prometedores son los procesos cíclicos continuos de purificación de gas de adsorción en reactores con lecho adsorbente móvil o suspendido, que se caracterizan por altos caudales de gas (un orden de magnitud superior a los reactores discontinuos), alta productividad de gas e intensidad de trabajo. Ventajas generales de los métodos de adsorción de purificación de gases: 1) purificación profunda de gases de impurezas tóxicas; 2) la relativa facilidad de regeneración de estas impurezas con su transformación en un producto comercializable o retorno a la producción; De esta manera, se implementa el principio de tecnología sin residuos. El método de adsorción es especialmente racional para eliminar impurezas tóxicas (compuestos orgánicos, vapores de mercurio, etc.) contenidas en bajas concentraciones, es decir, como etapa final de limpieza sanitaria de gases residuales. Las desventajas de la mayoría de las unidades de adsorción son la frecuencia de 4. El método de oxidación catalítica se basa en la eliminación de impurezas del gas purificado en presencia de catalizadores. El efecto de los catalizadores se manifiesta en la interacción química intermedia del catalizador con los reactivos, como resultado de lo cual se forman compuestos intermedios. Como catalizadores se utilizan metales y sus compuestos (óxidos de cobre, manganeso, etc.) Los catalizadores se encuentran en forma de esferas, anillos u otras formas. Este método se utiliza especialmente para limpiar los gases de escape de los motores de combustión interna. Como resultado de las reacciones catalíticas, las impurezas presentes en el gas se convierten en otros compuestos, es decir, a diferencia de los métodos considerados, las impurezas no se extraen del gas, sino que se transforman en compuestos inocuos, cuya presencia es permisible en la gases de escape, o en compuestos que se eliminan fácilmente de la corriente de gas. Si las sustancias formadas deben eliminarse, se requieren operaciones adicionales (por ejemplo, extracción con absorbentes líquidos o sólidos). Los métodos catalíticos se están generalizando debido a la purificación profunda de gases a partir de impurezas tóxicas (hasta el 99,9%) a temperaturas relativamente bajas y presión ordinaria, así como a concentraciones iniciales de impurezas muy bajas. Los métodos catalíticos permiten recuperar el calor de reacción, es decir crear sistemas de tecnología energética. Las unidades de purificación catalítica son fáciles de operar y de pequeño tamaño. La desventaja de muchos procesos de purificación catalítica es la formación de nuevas sustancias que deben eliminarse del gas por otros métodos (absorción, adsorción), lo que complica la instalación y reduce el efecto económico general. 5. El método térmico consiste en limpiar los gases antes de su liberación a la atmósfera mediante postcombustión a alta temperatura. Los métodos térmicos para neutralizar las emisiones de gases son aplicables a altas concentraciones de contaminantes orgánicos combustibles o monóxido de carbono. El metodo mas simple- quemado - posible cuando la concentración de contaminantes combustibles está cerca del límite inferior de inflamabilidad. En este caso, las impurezas sirven como combustible, la temperatura del proceso es de 750-900 ° C y se puede utilizar el calor de combustión de las impurezas. Cuando la concentración de impurezas combustibles es menor que el límite inferior de inflamabilidad, es necesario suministrar una cierta cantidad de calor desde el exterior. Más a menudo, todo su calor se obtiene mediante la adición de gas combustible y su combustión en el gas que se va a limpiar. Los gases combustibles pasan a través del sistema de recuperación de calor y se liberan a la atmósfera. Dichos esquemas de ingeniería energética se utilizan con un contenido suficientemente alto de impurezas combustibles; de lo contrario, aumenta el consumo del gas combustible agregado. Dispersión de emisiones de polvo y gases a la atmósfera. Con cualquier método de limpieza, parte del polvo y los gases permanece en el aire emitido a la atmósfera. La dispersión de las emisiones de gases se utiliza para reducir las concentraciones peligrosas de impurezas al nivel del MPC correspondiente. Se utilizan diversos medios tecnológicos para llevar a cabo el proceso de difusión: tuberías, dispositivos de ventilación. Los procesos de dispersión de emisiones están significativamente influenciados por el estado de la atmósfera, la ubicación de las empresas y fuentes de emisiones, la naturaleza del terreno, etc. El movimiento horizontal de impurezas está determinado principalmente por la velocidad del viento y el movimiento vertical. está determinada por la distribución de temperatura en la dirección vertical. Cuando la concentración de sustancias nocivas en la atmósfera se distribuye sobre la antorcha de una fuente organizada de alta emisión, se distinguen 3 zonas de contaminación atmosférica: Fig. 1. Lanzamiento de la pluma de emisión, caracterizado por una cantidad relativamente baja de sustancias nocivas en la capa superficial de la atmósfera. 2. Zona de humo con el contenido máximo de sustancias nocivas y una disminución gradual del nivel de contaminación. Esta zona es la más peligrosa para la población. Las dimensiones de esta zona, dependiendo de las condiciones meteorológicas, están en el rango de 10-49 alturas de chimenea. 3. Zona de disminución gradual del nivel de contaminación. Si es imposible lograr el MPC mediante la limpieza, a veces se utilizan diluciones múltiples de sustancias tóxicas o la liberación de gases a través de chimeneas altas para dispersar las impurezas en capas superiores atmósfera de la esfera. La determinación teórica de la concentración de impurezas en las capas inferiores de la atmósfera, dependiendo de la altura de la tubería y otros factores, está asociada a las leyes de la difusión turbulenta en la atmósfera y aún no se ha desarrollado completamente. La altura de la tubería requerida para proporcionar el MPC para sustancias tóxicas en las capas inferiores de la atmósfera, al nivel de respiración, se determina mediante fórmulas aproximadas, por ejemplo: MPE = donde MPE es la emisión máxima permisible de impurezas nocivas en el atmósfera, que asegura la concentración de estas sustancias en la capa de aire superficial no superior a MPC, g / s; Н - altura de la tubería, m; V es el volumen de emisión de gas, m ^ s; ∆ t es la diferencia entre las temperaturas de la salida de gas y el aire ambiente, ° С; A es un coeficiente que determina las condiciones para la dispersión vertical y horizontal de sustancias nocivas en el aire; F es un coeficiente adimensional que tiene en cuenta la velocidad de sedimentación de sustancias nocivas en la atmósfera; m es un coeficiente que toma en cuenta las condiciones para la salida del gas por la boca de la tubería, se determina gráficamente o aproximadamente por la fórmula: El método para lograr MPC usando "tuberías altas" sirve solo como paliativo, ya que no proteger la atmósfera, pero solo transfiere la contaminación de un área a otras ... Disposición de las zonas de protección sanitaria Una zona de protección sanitaria es una franja que separa las fuentes de contaminación industrial de los edificios residenciales o públicos para proteger a la población de la influencia de factores de producción nocivos. El ancho de las zonas de protección sanitaria se establece en función de la clase de producción, el grado de peligro y la cantidad de sustancias liberadas a la atmósfera, y se toma entre 50 y 1000 m. La zona de protección sanitaria debe ser ajardinada y verde. . Existen 3 tipos de zonas: Circular, con un entorno completo de la empresa con edificaciones residenciales; Sectorial, con un cerco parcial del emprendimiento con edificaciones residenciales y colindante con la planta a una barrera natural natural. Trapezoidal, cuando la empresa se separa de la zona residencial. El dispositivo de zonas de sa n-protección es un medio auxiliar de protección, ya que es una medida muy cara para aumentar la longitud de carreteras, comunicaciones, etc. Las medidas de planificación arquitectónica incluyen la correcta ubicación mutua de las fuentes de emisión en asentamientos teniendo en cuenta la dirección del viento, la elección para la construcción de una empresa industrial de un lugar plano, elevado, bien soplado por los vientos, la construcción de carreteras sin pasar por asentamientos, etc.
