Промышленная экология
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Волгоградский
«Промышленная экология
и безопасность
по курсу «Промышленная экология».
Содержание.
Введение.
I. Очистка и переработка технологических газов.
1.1. Механические («сухие») пылеуловители.
1.2.Адсорберы.
1.3.Электрофильтры.
1.4.Аппараты мокрого пылегазоулавливания.
II. Сточные воды.
2.1 Сточные воды (классификация и общие понятия).
2.2Основные методы очистки сточных вод.
2.3.Механическая очистка.
III. Твердые и жидкие отходы.
3.1. Классификация промышленных отходов.
3.2.Обезвреживание ПО на специализированных полигонах.
Список литературы.
Введение.
В условиях ускоренного
научно-технического развития и бурного
роста промышленного
Под очисткой газового потока понимают отделение от него или превращение в безвредную форму загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу вместе с газовым потоком. Очистка выходящих после сжигания газов необходима, так как воздушными массами загрязнения могут переноситься на большие расстояния и существенно влиять на состояние атмосферы и здоровье человека.
Очистка отходящих газов является на сегодняшний день необходимой частью практически любой технологии, предполагающей процесс сжигания либо другие высокотемпературные процессы. Необходимо, чтобы на выходе обеспечивалась необходимая температура газа и концентрации загрязняющих веществ не выше предельно допустимых [1].
I. Очистка и переработка технологических газов.
Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические приемы.
В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на следующие группы:
1. «Сухие» механические пылеуловители.
2. Пористые фильтры.
3. Электрофильтры.
4. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.
1.1. Механические («сухие») пылеуловители.
Такие пылеуловители условно делятся на три группы:
- пылеосадительные камеры,
принцип работы которых
- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;
- циклоны, батарейные
циклоны, вращающиеся
Пылеуловительная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли
(рис. 1.).
Рис. 1. Пылеосадительные камеры:
а - полая: б - с горизонтальными полками; в, г - с вертикальными перегородками: / - запыленный газ; // - очищенный газ; /// - пыль; 1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления;
4 - полки; 5 - перегородки.
Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%. Продолжительность прохождения т(с) газами осадительной камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению составляет:
где Vk, - объем камеры, м3; Vг- объемный расход газов, м3/с; L - длина камеры, м; В- ширина камеры, м; Н- высота камеры, м [2].
Наряду с очисткой пылегазовых потоков важной задачей является также очистка и обезвреживание дымовых газов от продуктов сгорания топлива и других газообразных альтерогенов.С этой целью часто применяют метод адсорбции. В сухом способе очистки дымовых газов фильтрация очищаемых выбросов происходит через неподвижный (адсорберы периодического действия) или движущийся слой твердого поглотителя - адсорбента (адсорберы непрерывного действия). Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период контактирования очищаемого газа с адсорбентом чередуется с периодом его регенерации.
1.2.Адсорберы.
Конструктивно адсорберы (рис. 2) выполняются в виде вертикальных, горизонтальных либо кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом. Выбор конструкции определяется скоростью газовой смеси, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и рядом других факторов. Вертикальные адсорберы применяют при небольших объемах очищаемого газа, а горизонтальные и кольцевые при производительности до десятков и сотен м3/ч.
Рис. 2. Конструктивные схемы адсорберов:
а - вертикальный; б - горизонтальный; в - кольцевой; 1 - адсорбер: 2 - слой активированного угля; 3 - центральная труба для подачи паровоздушной смеси при адсорбции; 4 - барботер для подачи острого пара при десорбции; 5 - труба для выхода инертных по отношению к поглотителю газов при адсорбции; б - труба для выхода пара при десорбции.
При проектировании или выборе конструкции адсорбера используют следующие исходные данные: объемный расход очищаемого газа (м/с), концентрацию удаляемой примеси (мг/м3) и давление отходящих газов (Па). В результате расчета определяют необходимую массу адсорбента, конструктивные размеры, гидравлическое сопротивление аппарата и время защитного действия адсорбера [3].
1.3.Электрофильтры.
Метод электроосаждения (улавливания пыли в электрическом поле) заключается в следующем. Частицы пыли (или капельки влаги) сначала получают заряд от ионов газа, которые образуются в электрическом поле высокого напряжения, а затем движутся к заземленному осадительному электрозаряду. Попав на заземленный уловитель, частицы прилипают и разряжаются. Когда осадительный электрод обрастает слоем частиц, они стряхиваются под воздействием вибрации и собираются в бункере. Схема электрического осаждения пыли представлена на рис. 3. [4].
Рис. 3. Схема электрического осаждения пыли:
1 - источник электропитания; 2 - коронирующий электрод; 3 - осадительный электрод; 4 -ион газа; 5- частица пыли.
Электрофильтры применяются там, где необходимо очищать очень большие объемы газа и отсутствует опасность взрыва. Эти установки (рис. 4) используются для улавливания летучей золы на современных электростанциях, для улавливания пыли в цементной промышленности, а также в металлургии в мощных системах улавливания дыма, для пылеулавливания в системах кондиционирования воздуха и других смежных отраслях [5,6].
Рис. 4. Двухступенчатый электрофильтр горизонтального потока:
1 - комплект стряхиватвлей
для высоковольтных и
1.4.Аппараты мокрого пылегазоулавливания.
При очистке газов от частиц пыли и для переработки газообразных отходов с целью извлечения из них полезных компонентов или их обезвреживания успешно применяются методы и оборудование, основанные на принципах мокрого пылеулавливания.
Целесообразно сочетание сухой и последующей мокрой очистки, которая в свою очередь может сочетаться с адсорбционной доочисткой. Развитая поверхность контакта фаз способствует увеличению эффективности пылеулавливания. В промышленности используют мокрые пылеуловители (промыватели) капельного, пленочного и барботажного типов. Конструктивно аппараты могут быть полыми, тарельчатыми, механического и ударно-инерционного действия (ротоклоны), а также скоростного типа (трубы Вентури и другие инжекторы).
Необходимо стремиться к созданию мокрых промывателей с минимальным гидравлическим сопротивлением, работоспособных при низких расходах воды. Эффективность очистки пыли зависит от размеров улавливаемых частиц и от других свойств пыли. Необходимость концентрирования системы жидкость - твердое тело с возвратом очищенной воды на пылеулавливание, накопление в орошаемой жидкости растворимых компонентов пыли усложняет систему мокрого пылеулавливания. В общем виде процесс улавливания пыли мокрым методом представляется как перенос твердой фазы из газовой среды в жидкую и удаление последней из аппарата вместе с твердой фазой [2,3].
В зависимости от формы контактирования фаз способы мокрой пылеочистки можно разделить на:
1 - улавливание в объеме (слое) жидкости;
2 - улавливание пленками жидкости;
3 - улавливание распыленной жидкостью в объеме газа (рис. 5).
Р и с. 5. Схемы основных способов мокрого пылеулавливания:
а - в объеме жидкости;
б - пленками жидкости;
е - распыленной жидкостью; 1 - пузырьки газа; 2 - капли жидкости; 3 - твердые частицы.
II.Сточные воды.
2.1 Сточные воды (классификация и общие понятия).
Сточные воды - загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые с территорий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. К сточным относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов. Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительных количествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать и ухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространению различных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровления окружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов и др. населённых мест.
Классификация и состав сточных вод в зависимости от происхождения, состава и качественных характеристик загрязнений (примесей), сточные воды подразделяются на 3 основных категории:
1. бытовые (хозяйственно-фекальные),
2. производственные (промышленные),
3. атмосферные.
К бытовым сточным водам относят воды, удаляемые из туалетных комнат, ванн, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц. Они загрязнены в основном физиологическими отбросами и хозяйственно-бытовыми отходами.
Производственными сточными водами являются воды, использованные в различных технологических процессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждения тепловых агрегатов и т.п.), а также воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых.
Производственные сточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены главным образом отходами производства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильная кислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), а также вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходы представляют определенную ценность (как вторичное сырьё).
В зависимости от количества примесей производственные сточные воды. подразделяют на:
-загрязнённые, подвергаемые перед выпуском в водоём (или перед повторным использованием) предварительной очистке,
-условно чистые (слабо загрязнённые), выпускаемые в водоём (или вторично используемые в производстве) без обработки.
Атмосферные сточные воды - дождевые и талые (образующиеся в результате таяния льда и снега) воды. По качественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды от поливки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащие преимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении, чем бытовые и производственные сточные воды.
Степень загрязнённости сточных вод оценивается концентрацией примесей, т. е. их массой в единице объёма (в мг/л или г/м.3).Состав бытовых сточных вод более или менее однообразен; концентрация загрязнений в них зависит от количества расходуемой (на одного жителя) водопроводной воды, т. е. от нормы водопотребления.
Загрязнения бытовых сточных вод обычно подразделяют на:
-нерастворимые, образующие крупные взвеси (в которых размеры частиц превышают 0,1 мм),
- суспензии, эмульсии и пены (в которых размеры частиц составляют от 0,1 мм до 0,1 мкм),
-коллоидные (с частицами размером от 0,1 мкм до 1 нм), растворимые (в виде молекулярно-дисперсных частиц размером менее 1 нм).
Различают загрязнения бытовых сточных вод:
-минеральные,
-органические,
-биологические.
К минеральным загрязнениям относятся песок, частицы шлака, глинистые частицы, растворы минеральных солей, кислот, щелочей и многие др. вещества.
Органические загрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительным относятся остатки растений, плодов, овощей, бумага, растительные масла и пр. Основной химический элемент растительных загрязнений - углерод. Загрязнениями животного происхождения являются физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.
К биологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные (возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др.). Этот вид загрязнений свойствен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видам производственных сточных вод, образующимся, например, на мясокомбинатах, бойнях, кожевенных заводах, биофабриках и т.п. По своему химическому составу они являются органическими загрязнениями, но их выделяют в отдельную группу ввиду санитарной опасности, создаваемой ими при попадании в водоёмы.
В бытовых сточных водах минеральных веществ содержится около 42% (от общего количества загрязнений), органических - около 58%; осаждающиеся взвешенные вещества составляют 20%, суспензии - 20%, коллоиды - 10%, растворимые вещества - 50%. Количество бытовых сточных вод зависит в основном от нормы водоотведения, которая, в свою очередь, определяется степенью благоустройства зданий.
Состав и степень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны и зависят главным образом от характера производства и условий использования воды в технологических процессах.
Количество атмосферных вод меняется в значительных пределах в зависимости от климатических условий, рельефа местности, характера застройки городов, вида покрытия дорог и др [7,8].
2.2.Основные методы очистки сточных вод.
В комплекс очистных сооружений, как правило, входят сооружения механической очистки. В зависимости от требуемой степени очистки они могут дополняться сооружениями биологической либо физико-химической очистки, а при более высоких требованиях в состав очистных сооружений включаются сооружения глубокой очистки. Перед сбросом в водоем очищенные сточные воды обеззараживаются, образующийся на всех стадиях очистки осадок или избыточная биомасса поступает на сооружения по обработке осадка. Очищенные сточные воды могут направляться в оборотные системы водообеспечения промышленных предприятий, на сельскохозяйственные нужды или сбрасываться в водоем. Обработанный осадок может утилизироваться, уничтожаться или складироваться.
а)Механическая очистка применяется для выделения из сточных вод нерастворенных минеральных и органических примесей. Как правило, она является методом предварительной очистки и предназначена для подготовки сточных вод к биологическим или физико-химическим методам очистки. В результате механической очистки обеспечивается снижение взвешенных веществ до 90 %, а органических веществ до 20 %. В состав сооружений механической очистки входят решетки, различного вида уловители, отстойники, фильтры. Песколовки применяются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей. (в основном песка). Обезвоженный песок при надежном обеззараживании может быть использован при производстве дорожных работ и изготовлении строительных материалов. Усреднители применяются для регулирования состава и расхода сточных вод. Усреднение достигается либо дифференцированием потока поступающей сточной воды, либо интенсивным перемешиванием отдельных стоков.
б)Первичные отстойники применяются для выделения из сточных вод взвешенных веществ, которые под действием гравитационных сил оседают на дно отстойника, или всплывают на его поверхность. Для очистки сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, при концентрациях более 100 мг/л применяют нефтеловушки. Эти сооружения представляют собой прямоугольные резервуары, в которых происходит разделение нефти и воды за счет разности их плотностей. Нефть и нефтепродукты всплывают на поверхность, собираются и удаляются из нефтеловушки на утилизацию.
в)Биологическая очистка - широко применяемый на практике метод обработки бытовых и производственных сточных вод. В его основе лежит процесс биологического окисления органических соединений, содержащихся в сточных водах. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов-водорослей, грибов и т. д., связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями (метабиоза, симбиоза и антагонизма).Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, биофильтры). Искусственное культивирование микроорганизмов в специально созданных для них благоприятных внешних условиях (состав питательной среды, избыток растворённого кислорода, температура) резко ускоряет биологическую очистку сточных вод, хотя и требует дополнительных затрат.
г)Химические и физико-химические методы очистки играют значительную роль при обработке производственных сточных вод. Они применяются как самостоятельные, так и в сочетании с механическими и биологическими методами. Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод многих отраслей промышленности, содержащих щелочи и кислоты. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах.
д)Процесс флотации, являющийся одним из методов физико-химической очистки сточных вод, заключается в молекулярном взаимодействии примесей воды с пузырьками тонкодиспергированного воздуха и всплывании образующихся комплексов “частица-пузырёк воздуха” на поверхность в виде пены [9].
2.3.Механическая очистка.
Механическая очистка
предназначена для
Сточные воды II системы поступают самотеком по двум вводам на механическую очистку и проходят через решётки, где из потока извлекают крупные плавающие примеси бумага, ветошь, этикетки, пленка).
Далее сточные воды следуют через песколовки, которые применяют для задерживания из сточных вод грубых минеральных загрязнений.
Рис. 6. Песколовка с круговым движением рабочего потока.
Песколовка с круговым движением рабочего потока (рис 6) представляет собой круглый резервуар 1 с коническим днищем 3. внутри резервуара расположен цилиндр с усечённым конусом 2, которые с корпусом песколовки образуют кольцевой лоток 5, имеющий в нижней части щелевое отверстие 6 для отвода осадка.
Нефтесодержащие сточные воды поступают к песколовке по открытому лотку и направляются затем в кольцевой лоток песколовки по тангенциальному вводу. Для поддержания в песколовке постоянного уровня на выходе из неё установлен водослив с широким порогом 8. Всплывающие нефтепродукты задерживаются в лотке полупогружённой перегородкой 9, расположенной перед водосливом. Далее через специальное отверстие 10 они направляются в центральную часть песколовки. Накопившиеся нефтепродукты удаляются из песколовки через погружную воронку 4. Выделенный песок удаляется из песколовки гидроэлеватором 7.
При увеличенном расходе сточных вод, превышающем расчетный, излишек воды перепускается через камеру ливнесброса в аварийный амбар. Отстоявшаяся в амбаре вода в течение 3-4 суток перепускается в нефтеловушки. Донный осадок из большого аварийного амбара удаляется по мере накопления.
После песколовок сточные воды направляются по распределительным лоткам в нефтеловушки, объем которых равен 2-х часовому расходу поступающей сточной воды. В нефтеловушке выделяются мелкодиспергированные нефтепродукты и тяжелые взвеси гидравлической крупностью более 0,8 мм/с.
Нефтеловушки представляют собой горизонтальный отстойник (рис. 7), разделённый продольными перегородками 10 на самостоятельно работающие секции 11. Число секций назначается в зависимости от расхода сточных вод.
Рис. 7. Секция типовой горизонтальной нефтеловушки.
Для распределения рабочего потока воды в секции нефтеловушки служит щелевая перегородка 4. Имеются нефтеловушки, в которых распределение потока осуществляется через стояки труб, оканчивающиеся раструбами 3. Очищенная вода из секции удаляется в водосборный лоток 9 через водослив 8. Для задерживания нефтепродуктов перед водосливом устанавливают полупогружённую перегородку 7. Задержанные нефтепродукты отводятся из секции щелевыми поворотными трубами 5. Тяжёлый осадок, выпавший на дно секции скребковым транспортёром 6 сгребается в приямок 1. Этот же скребковый транспортёр используют для транспортирования плавающей нефти к нефтесборным трубам. Осадок удаляют из приямков гидроэлеваторами 2.
Сбор уловленного обводненного нефтепродукта на нефтеловушках осуществляется с помощью нефтесборных труб в подземный резервуар.
Готовый нефтепродукт с обводненностью не более 1 % откачивают насосами на повторное использование на установку ЭЛОУ. Сбор и разделка нефтепродукта ведется постоянно. Масса уловленного на нефтеловушках нефтепродукта составляет от 1,0 до 2,5 тысяч тонн в месяц.
Удаление донных отложений с нефтеловушек и песколовок производится на песковые площадки. Отстоенная вода с песковых площадок через выпускные колодцы дренируется в большой аварийный амбар.
Чистка нефтеловушек
от донного осадка осуществляется один
раз в год.Для обеспечения
Рис. 8. Схема .двухсекционного пруда дополнительного отстаивания:
1 – нефтесборная труба; 2 – отводящая труба; 3 – подводящая труба.
Исходная вода из распределительной чаши по трубопроводу d=120 мм поступает в нижнюю часть водораспределительного устройства отстойника. Водораспределительное устройство состоит из центрального кольцевого подводящего и распределительного канала, образованного опорой и подводящей трубой, и водораспределительных лопаток. Осветлённая вода отводится из отстойника через кольцевой зубчатый водослив в сборный кольцевой лоток, из которого очищенная вода по трубопроводу направляется в последующие сооружения. Всплывшие нефтепродукты удаляются радиальным скребком, подгоняющим их к поворотной нефтесборной трубе. Осадок накапливается на дне отстойника и скребками сдвигается в иловый приямок, расположенный в центре отстойника. Осадок их приямка под гидростатическим напором направляется в иловый колодец по трубопровод с задвижкой, оборудованной электроприводом[10,11].
III.Твердые и жидкие отходы.
3.1. Классификация промышленных отходов.
Классификация промышленных отходов (ПО), образующихся в результате производственной деятельности человека, необходима как средство установления определенных связей между ними с целью определения оптимальных путей их использования или обезвреживания.
Вредными отходами, например, считаются токсичные, инфекционные и радиоактивные. Их сбор и ликвидация регламентируется специальными санитарными правилами.
Согласно ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» все ПО делятся на 4 класса опасности:
- Промышленная экология
- Промышленная экология
- Промышленная экология
- Промышленная экология
- Промышленная экономика Великобритании
- Промышленное получение аммиака
- Промышленное предприятие как отчетная единица в статистике промышленности
- Промышленная собственность
- Промышленная собственность
- Промышленная собственность
- Промышленная собственность
- Промышленная собственность
- Промышленная собственность и ее международная охрана
- Промышленная собственность. Объекты промышленной собственности. Служебные объекты промышленной собственности
