Московский государственный университет печати

Рекус И.Г.
Шорина О.С.


         

Основы экологии и рационального природопользования

Учебное пособие


Рекус И.Г.
Основы экологии и рационального природопользования
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Введение в экологию

1.1.

Общие понятия экологии

1.2.

Основные законы и проблемы экологии

1.3.

Основные виды загрязнения природной среды

2.

Основные критерии оценки качества среды

3.

Экологический мониторинг

4.

Охрана гидросферы

4.1.

Характеристика гидроресурсов и сточных вод

4.2.

Характеристика замкнутых водооборотных систем

4.3.

Виды промышленных сточных вод и методы очистки воды

4.4.

Очистка сточных вод полиграфических предприятий

5.

Охрана атмосферы

5.1.

Основные компоненты и загрязнители атмосферы

5.2.

Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей

5.3.

Выбросы полиграфических предприятий и их очистка

6.

Охрана литосферы

6.1.

Загрязнение литосферы твердыми отходами

6.2.

Твердые бытовые отходы и их утилизация

6.3.

Твердые промышленные отходы и их переработка

7.

Рациональное природопользование

7.1.

Основные понятия

7.2.

Понятие безотходного производства

7.3.

Основные принципы создания безотходных производств

8.

Расчет экономических показателей природоохранных мероприятий

8.1.

Оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий

8.2.

Расчет ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения атмосферы

8.3.

Укрупненная оценка ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения водоемов

8.4.

Расчет ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения поверхности Земли

8.5.

Применение нормативов платы за загрязнение природной среды на территории Российской Федерации

8.6.

Расчет платы за загрязнение земель химическими веществами и несанкционированными свалками отходов

9.

Правовые основы экологии

9.1.

Основные понятия

9.2.

Формы экологического управления и контроля в Российской Федерации

9.3.

Международные экологические отношения

Литература

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14

Указатели
8   именной указатель
74   предметный указатель
14   указатель иллюстраций

Атмосфера Атмосфера - это слой воздуха над планетой Земля высотой ~ 60 км.

В воздухе, которым мы дышим, находится огромное количество вредных веществ: частицы сажи, асбеста, свинца, пыли, взвешенные жидкие капли углеводородов и серной кислоты, а также оксиды углерода, оксиды азота, оксиды серы и т.д. Все эти загрязняющие вещества, находящиеся в воздухе, оказывают токсическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, развиваются сердечно-сосудистые заболевания и т.д. В результате воздействия некоторых содержащихся в воздухе веществ подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Может изменяться и облик местности, поскольку растения очень чувствительны к загрязнению воздуха

New Page 1

Нормальный состав (компоненты чистого сухого воздуха)
атмосферы Земли в % (объемных) 

N2 78,08 
O2 20,94 
Ar 0,93 
CO2  < 0,00005 
Ne, He, CH4, Kr и H2  0,01 

К основным загрязнителям атмосферы, которых по данным ЮНЕП ежегодно выделяется до 25 млрд. тонн, относят:

    а) оксиды серы (SO2 и SO3);

    б) оксиды азота (NxOy);

    в) оксиды углерода (CO и CO2);

    г) углеводороды (CxHy);

    д) пыль.

Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается ~ 200 млн. тонн оксида серы (IV) и пыли, ~ 60 млн. тонн оксидов азота, ~ 80 млн. тонн оксидов углерода и ~ 80 млн. тонн различных углеводородов.

Оксиды серы (SO2 и SO3)

Оксиды серы выделяются в атмосферу в основном в результате сжигания ископаемого топлива (бурого угля, мазута, серосодержащих нефтепродуктов) в процессе работы тепловых электростанций (ТЭС), а также при переработке полиметаллических серосодержащих руд различных металлов (PbS, ZnS, CuS, NiS, MnS и т.д.). Например, ТЭС мощностью 1 млн. кВт при работе на каменном угле выбрасывает 11 тыс. тонн SO2 в год, при работе на газе - 20% от этого количества. К тому же предприятия, производящие целлюлозу, тоннами выбрасывают оксиды серы. Высокие концентрации SO2 приводят к образованию «зимнего» смога (смога лондонского типа).

При сжигании топлива и при переработке серосодержащих руд содержащаяся в них сера окисляется, образуя два соединения: SO2 и SO3. При этом до SO3 окисляется менее 3% исходной серы. При взаимодействии SO2 и SO3 с парами воды в воздухе соответственно образуются сернистая и серная кислоты. Около 60% от всех содержащихся в дождевой воде кислот составляет серная кислота. Кислотные дожди способствуют коррозии металлов и губят растения. Даже когда среднее содержание оксидов серы в воздухе составляет всего 100 мкг/м3, что нередко имеет место в городах, растения могут приобретать желтоватый оттенок. Отмечено также, что заболевания дыхательных путей (бронхит, астма, кашель и т.д.) учащаются при повышенном содержании оксидов серы в воздухе. Кроме этого кислотные дожди вымывают тяжелые металлы из горных пород, закисляют почву и увеличивают кислотность озер, пагубно влияя на популяции рыб. Например, в 80-е годы озера и реки Норвегии из-за кислотных дождей почти полностью потеряли свои рыбные запасы. В этом в большой мере была вина предприятий комбината «Североникель», расположенных на Кольском полуострове.

Большую озабоченность вызывает в России огромный трансграничный перенос серы с Запада, составляющий около 2 млн. тонн оксидов серы и 10 млн. тонн сульфатов и в 7-10 раз превышающий обратный поток загрязнения с территории России. Основными странами, загрязняющими в настоящее время европейскую территорию России, являются страны Восточной Европы и Украина, энергетика которых базируется на бурых углях.

В настоящее время многие страны успешно решают проблему загрязнения атмосферы оксидами серы. Так, Швеция, особенно сильно пострадавшая от кислотных дождей, ограничила сжигание нефти и угля и использует только горючее, не содержащее серу. В Греции для отопления жилых домов в районе Акрополя разрешается использовать лишь топливо с особо низким содержанием серы. В Лондоне в результате ряда строжайших мер снизилось содержание оксидов серы, что привело к исчезновению лондонского смога. Россия также входит в конвенцию по выбросам оксидов серы и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов оксидов серы в атмосферу. Основным решением этой проблемы является строительство заводов, производящих серную кислоту по схеме SO2SO3H2SO4. Таким образом, используя оксиды серы для производства столь необходимого во многих областях деятельности продукта, человечество перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Было подсчитано, что в 80-е годы масса выбросов оксидов серы составляла 15,6 млн. тонн в год, а мировые потребности в серной кислоте (для получения синтетических моющих средств, для заливки аккумуляторов автомобилей и т.д.) составляли около 25 млн. тонн в год. Таким образом, потребности в серной кислоте были значительно меньше того количества, которое можно было произвести из выбрасываемых оксидов серы.

В настоящее время разработано и используется много методов для улавливания SO2 из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными являются скрубберные установки, позволяющие получить продукты, имеющие спрос на рынке. Один из таких скрубберов может производить серу высокой чистоты, другой - разбавленную серную кислоту. Последнюю невыгодно перевозить на большие расстояния, тогда как высокочистая сера, находящая применение в производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений и т.д., привлекает и далеких потребителей в развитых странах.

В России проблему загрязнения атмосферы оксидами серы удалось решить на большей части европейской территории. Так, в Москве на единственном нефтеперерабатывающем заводе в Копотне с 1997 года запрещено использовать серосодержащие нефтепродукты. В то же время трудности, связанные с транспортировкой серной кислоты, затрудняют решение этой проблемы для азиатской территории. В результате огромные массы оксидов серы комбината «Норильский никель», выбрасываемые 100-метровыми трубами, достигают через Северный полюс берегов Канады.

Оксиды азота (NxOy)

В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах, однако высокие концентрации этих загрязнителей в городах и в окрестностях промышленных предприятий связаны с антропогенной деятельностью. Оксиды азота в значительном количестве выделяются при работе ТЭС, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Производства взрывчатых веществ и азотной кислоты также являются источниками выбросов оксидов азота в атмосферу.

В «букет» вредности в атмосфере входят:

    1) оксид азота (I) - веселящий газ (N2O), обладает наркотическими свойствами и используется при хирургических операциях;

    2) оксид азота(II) - (NO), действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;

    3) оксиды азота (IV) - (N2O4<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
2NO2), вызывают поражение дыхательных путей и отек легких. При взаимодействии с водой и кислородом образуют азотную кислоту:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.1).

Оксиды азота участвуют в образовании кислотных дождей. Азотная кислота, образующаяся из оксидов азота, составляет около 35% от всех кислот, содержащихся в дождевой воде.

Оксиды азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений. Наличие ПАН в атмосфере характерно для так называемого «летнего» или лос-анджелесского смога. Уровень фотохимического загрязнения воздуха тесно связан с режимом движения автотранспорта. Так, в период высокой интенсивности движения утром и вечером отмечается максимум выбросов в атмосферу оксидов азота и углеводородов, химическое взаимодействие которых обуславливает фотохимическое загрязнение воздуха.

Высокие уровни оксидов азота приводят к учащению случаев катара верхних дыхательных путей, бронхита и воспаления легких у населения. Люди с хроническими заболеваниями дыхательных путей (например, астма или эмфизема легких), а также лица, страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, могут быть более чувствительными к прямым воздействиям оксидов азота. У лиц, страдающих хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями и заболеваниями дыхательных путей, в присутствии оксидов азота легче развиваются осложнения при кратковременных респираторных инфекциях.

Оксид углерода (II)(CO)

В городском воздухе угарный газ (СО) содержится в большей концентрации, чем любой другой загрязнитель. Но так как этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии его обнаружить. Оксид углерода (II) при вдыхании вместе с воздухом поступает в кровь, где взаимодействует с гемоглобином крови. Гемоглобин представляет собой сложный белковый комплекс, переносящий кислород из легких к клеткам организма, а углекислый газ - из клеток организма обратно в легкие. Угарный газ соединяется с молекулами гемоглобина во много раз прочнее, чем кислород. Чем больше угарного газа содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода (II) при повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд.

Самым крупным источником СО в атмосфере городов (свыше 90%) является автотранспорт, поскольку в двигателях внутреннего сгорания происходит неполное сгорание углерода. При полном сгорании углерода, как известно, образуется углекислый газ (CO2). В 60-х годах типичный атомобильный двигатель выбрасывал с выхлопными газами в среднем 73 г СО на каждые 1,5 км пробега. По данным США к 1981 году выбросы СО новыми автомобилями снизились до 3,4 г на 1,5 км. Для достижения установленных норм выхлопные газы смешиваются с воздухом в присутствии катализатора. Оставшийся оксид углерода (II) окисляется в каталитическом преобразователе, содержащим платину и палладий (Pt/Pd), обладающими каталитическими свойствами. Именно такая схема в настоящее время выбрана повсеместно для уменьшения выбросов СО в атмосферу. Например, в Москве по решению мэрии не разрешается оформлять покупку автомобилей иностранных марок до 1985 г. выпуска, т.е. без соответствующих установленных катализаторов. Принимаемые меры приводят к снижению уровня загрязнения оксидом углерода (II) двигателями внутреннего сгорания. В США общий выброс СО автотранспортом снизился с 64,3 млн. тонн в 1976 году до 47,7 млн. тонн в 1983 году, т.е. на 25%. Причинами столь малого снижения являются рост числа автомобилей на дорогах и ухудшение со временем каталитических свойств преобразователей. Следовательно, необходимо регулярно контролировать газовые выбросы двигателей внутреннего сгорания на содержание в них СО.

Другой источник угарного газа - табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщик поглощает вдвое больше СО, чем человек, живущий в сильно загрязненной среде.

Оксид углерода (IV)(CO2)

Углекислый газ (CO2) является нормальной составляющей атмосферы, без которой жизнь на Земле в том виде, в котором она существует в настоящее время, не была бы возможна. В присутствии CO2 под действием света в клетках зеленых растений протекает процесс фотосинтеза

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.2),

где 2820 кДж - количество солнечной энергии, использованной в процессе фотосинтеза.

Однако постоянное накопление CO2 в атмосфере Земли сопряжено с негативными последствиями. Влияние углекислого газа связано с его способностью поглощать инфракрасное (ИК) излучение в диапазоне длин волн 700 <λ< 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в интервале видимого участка спектра (400 <λ< 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК излучения. Таким образом, CO2 задерживает тепловое излучение Земли, действуя как парниковая пленка.

С 1850 года по настоящее время содержание CO2 в атмосфере Земли возросло с 0,027% до 0,033%. Это является следствием техногенной деятельности человека. Подсчитано, что человечество в XX веке сожгло ископаемых видов топлива столько же, сколько за весь период своего существования до XX века. Возрастание среднегодовой температуры, связанное с накоплением CO2, может привести к таянию ледников и, как результат, к поднятию уровня мирового океана. К счастью накопление углекислого газа в атмосфере идет в 2-3 раза медленнее, чем это подсчитано теоретически.

Механизмом вывода CO2 из атмосферы Земли является поглощение его в процессе фотосинтеза зеленых растений, а также связывание его в океанских водах в нерастворимые карбонаты по реакции:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.3).

Пыль

Основной вклад в запыление атмосферы Земли вносит сама природа. Это пыльные бури, эрозия почв, выбросы вулканов, морские брызги. Однако около 15-20% от общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере имеют антропогенное происхождение. Основной вклад вносит производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Например, во Франции выбрасывается в атмосферу примерно 3% от общего количества производимого цемента (~ 100 тонн в год). Оседающая в промышленных городах пыль содержит ~ 20% оксида железа (III) (Fe2O3), ~ 15% оксида кремния (SiO2) и ~ 5% сажи (С). Промышленная пыль часто включает оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны. Это оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, мышьяка, теллура.

Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Кислород (O2)

Согласно «гипотезе Геи», разработанной Лавлок Д.Д. Лавлоком и опубликованной в 1979 году, нынешние условия жизни на Земле были сформированы живыми организмами, прежде всего зелеными растениями. Приведенные в табл. 6 процентные концентрации различных газов в атмосфере Земли и самых близко расположенных к ней планет заставляют думать, что это так. Согласно этой гипотезе кислород на Земле создан самой жизнью.

Газ

Таблица 6

Содержание газов в атмосфере Земли, Венеры и Марса, % 

Газ   Земля        Марс Венера
CO2 0,03 95 98
N2 78 2,7 1,9
O2 21 0,13 следы

Главными продуцентами кислорода на Земле являются зеленые водоросли поверхностных вод мирового океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонии называют «легкими» планеты Земля.

В научной литературе много раз высказывались опасения, что вследствие увеличения объема сжигания ископаемого топлива возможно уменьшение концентрации кислорода на Земле. Но расчеты показали, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа может привести к уменьшению содержания кислорода в атмосфере не более чем на 0,15%.

Другой важной проблемой, связанной с кислородом, является вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных паразитов - стран, живущих за счет кислорода других стран. Например, США за счет своих зеленых растений имеет только 40% кислорода, Швейцария - 25%.

Озон (O3)

Озон образуется в верхних слоях стратосферы и нижних слоях мезосферы в результате протекания следующих реакций:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.4)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.5)

где M - различные составляющие атмосферы, например, кислород или азот.

Озон поглощает УФ-излучение, значительно уменьшая его интенсивность вблизи поверхности Земли. При этом канцерогенным является УФ-излучение с длиной волны короче 320 нм.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. (5.6)

Озон и атомарный кислород могут реагировать в кислородной атмосфере согласно реакциям

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.7)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.8)

Все эти реакции образуют так называемый цикл Чепмена. Общее содержание озона иногда выражают в виде числа молекул озона в результате их суммирования по всем широтам, долготам и высотам. На сегодняшний день это приблизительно 4×1037 молекул озона. Наиболее распространенной количественной оценкой присутствия озона в атмосфере является приведенная толщина озонного слоя, которая представляет собой толщину слоя озона, приведенного к нормальным условиям, и которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 мм до 5 мм. Области с уменьшенным содержанием озона в атмосфере на 40-50% называют «озонными дырами».

Около 90% атмосферного озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления. Однако в 1974 году американские ученые в области химии атмосферы Роуленд Ш.Ш. Роуленд и Молина М.М. Молина обнаружили разрушительное воздействие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон. В 1996 году за открытия в этой области им была присуждена Нобелевская премия. С тех пор не раз предпринимались попытки ограничить выброс ХФУ в атмосферу и, тем не менее, сейчас во всем мире производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных разрушить озонный слой. ХФУ, часто встречающиеся в быту и в промышленности, служат пропеллентами в аэрозольных упаковках, используются как хладагенты (фреоны) в холодильниках и кондиционерах, применяются при изготовлении упаковок из вспененного полиуретана и при чистке электронной техники. ХФУ являются высокостабильными соединениями и не поглощают солнечное излучение с большой длиной волны. Следовательно, они не могут подвергнуться его воздействию в нижних слоях атмосферы Земли и постепенно поднимаются в верхние ее слои. Преодолев озонный слой, они разрушаются под действием коротковолнового излучения, высвобождая при этом свободный хлор и разрушая озонный слой, спасающий от УФ-излучения.

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.9)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.10)

Таким образом, разложение ХФУ солнечным излучением создает каталитическую цепную реакцию, согласно которой каждый атом хлора способен разрушить до 100 тысяч молекул озона.

Время жизни двух самых активных фреонов Ф-11 и Ф-12 от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы в ближайшее время ощутить на себе последствия сегодняшней экологической неграмотности. Если сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие десятилетия количество стратосферного озона уменьшится в несколько раз. По различным данным это уменьшение может составить от 30 до 90%. При этом весьма вероятно, что:

    а) рак кожи примет эпидемический характер, так как ожидается, что каждый процент уменьшения толщины озонного слоя повлечет за собой увеличение числа случаев заболевания раком кожи на 5-6%;

    б) резко сократится количество планктона в мировом океане;

    в) исчезнут многие виды животных, например, ракообразные;

    г) УФ-излучение неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все эти явления нарушат равновесие во многих экосистемах Земли. Кроме того в результате образования так называемого «летнего» смога, одним из самых важных токсичных компонентов которого является озон, может ухудшиться общее состояние атмосферы Земли и усилится «парниковый эффект».

Наибольшее распространение при очистке газов получили адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.

Абсорбция Абсорбция - поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.

Адсорбция Адсорбция - избирательное извлечение компонентов посредством твердых материалов, называемых адсорбентами и имеющих большую удельную поверхность.

Очистка каталитическая Каталитическая очистка основана на каталитических реакциях, в результате которых примеси превращаются в безвредные, менее вредные или легко удаляемые соединения.

Очистка санитарнаяСанитарная очистка промышленных выбросов включает в себя очистку от оксидов углерода, оксидов азота, оксидов серы и пыли.

Очистка газов от CO2

  1. Абсорбция водой. Этот способ прост и дешев, однако эффективность очистки в этом случае мала, так как максимальная поглотительная способность воды составляет 8 кг CO2 на 100 кг воды.

  2. Поглощение растворами этанол-аминов:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.11)

    В качестве поглотителя обычно применяется моноэтаноламин, хотя триэтаноламин обладает большей реакционной способностью.

  3. Очистка цеолитами типа CaA. Молекулы CO2 очень малы: D = 3,1 .

Для извлечения CO2 из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности (влаги и CO2) в современных экологических изолированных системах (космические корабли, подводные лодки и т.п.) используются молекулярные сита типа CaA.

Очистка газов от СО

  1. Дожигание на платино-палладиевом (Pt/Pd) катализаторе:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.12)

  2. Конверсия:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.13)

Очистка газов от оксидов азота

В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80% и более осуществляется в основном за счет превращений на катализаторах.

  1. Окислительные методы основаны на реакциях окисления оксидов азота с последующим поглощением водой и образованием азотной кислоты.

    Например:

    а) окисление озоном в жидкой фазе:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.14)

    б) окисление кислородом при высокой температуре:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.15)

  2. Восстановительные методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.16)

    Разложение оксидов азота до нейтральных составляющих атмосферы (N2 + O2) происходит в потоке низкотемпературной плазмы (10000°С). Этот же процесс, но при более низких температурах в присутствии катализатора протекает в двигателях внутреннего сгорания. Наличие восстановителей (угля, графита, кокса) в зоне реакции также понижает температуру реакции восстановления. При температуре 1000°С степень разложения (a) оксида азота (II) составляет 100% при протекании реакции

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.17)

    При высокой температуре в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания возможна также реакции

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.18)

  3. Сорбционные методы. Адсорбция оксидов азота водными растворами щелочей и известью, а также адсорбция твердыми сорбентами (бурые угли, торф, силикагели, цеолиты).

Очистка газов от SO2

Очистка дымовых газов электростанций обходится сейчас в 300-400 руб. за 1 кВт в год. Методы улавливания SO2 из газовых выбросов требуют больших затрат. Ниже перечислены основные группы методов очистки газов от SO2.

  1. Аммиачные методы основаны на взаимодействии SO2 с водным раствором сульфита аммония:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.19)

    Образовавшийся бисульфит аммония легко разлагается кислотой (серной, азотной, фосфорной):

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.20)

    Этот метод является относительно экономичным, но требует расхода дефицитного продукта - аммиака.

  2. Метод нейтрализации основан на поглощении SO2 раствором соды, извести или суспензиями основных оксидов:

    а) содовый метод

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.21)

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.22)

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.23)

    б) известковый метод

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.24)

    в) магнезитовый метод

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.25)

    г) цинковый метод

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.26)

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.27)

  3. Каталитические методы основаны на непосредственном превращении SO2 в H2SO4 в присутствии катализаторов. Катализатором является пиролюзит - руда, содержащая марганец. Окисление SO2 происходит по следующей реакции:

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.28)

Эффективность очистки выбросов от SO2 зависит от множества факторов: парциальных давлений SO2 и O2 в очищаемой газовой смеси, температуры отходящих газов, наличия и свойств твердых и газообразных компонентов, объема очищаемых газов, наличия и доступности хемосорбентов, потребности в продуктах утилизации SO2, требуемой степени очистки газа и т.д.

Очистка газов от взвешенных частиц

Можно выделить несколько групп методов улавливания частиц Пыльпыли.

  1. Гравитационное оседание.

  2. Центрифугирование.

  3. Электростатическое оседание.

  4. Инерционное ударение.

  5. Прямой захват.

  6. Диффузия.

Все эти процессы осуществляются с помощью специальной аппаратуры.

Полиграфическая промышленность наносит относительно небольшой ущерб окружающей среде, но так как большинство полиграфических предприятий расположены в черте городов и у них фактически отсутствуют санитарно-защитные зоны, защита окружающей среды является необходимой и важной проблемой.

После внедрения фотонабора свинец перестал являться основным загрязняющим веществом выбросов полиграфических предприятий. В настоящее время к приоритетным загрязнителям атмосферы полиграфическими предприятиями относятся толуол, бензин и другие растворители, а также бумажная, декстриновая и красочная пыль.

Выбросы полиграфических предприятий подразделяются на технологические и вентиляционные.

К Технологические выбросы технологическим выбросам относятся выбросы из сушильных систем печатных машин глубокой и флексографской печати, лакировальных машин, агрегатов для припрессовки пленки, выбросы от систем и установок для сушки крышек и блоков. Технологические выбросы характеризуются высокими концентрациями вредных веществ и подлежат обязательной очистке.

К Вентиляционные выбросы вентиляционным выбросам относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Выбросы местной вытяжной вентиляции по концентрации загрязняющих веществ близки к технологическим выбросам и подлежат очистке. Выбросы общеобменной вентиляции характеризуются большими объемами воздуха и низкими концентрациями загрязняющих веществ.

Очистка выбросов от органических растворителей производится адсорбционным способом (в рекуперационных установках) и термокаталитическим способом.

Рекуперация Рекуперация - процесс извлечения вещества и возврата его в исходном виде в производство.

Рекуперация растворителей осуществляется с помощью Адсорбентадсорбентов в специальных аппаратах - Адсорберадсорберах. Обычно для этих целей используют активированный уголь. Воздух, содержащий пары растворителя, проходит через слой адсорбента. После насыщения адсорбента из него извлекают растворитель.

Термокаталитическая очистка Термокаталитическая очистка - окисление углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ (CO2 и H2O) в присутствии катализаторов.

Например:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
(5.29)

В качестве катализаторов используются металлы платиновой группы, обладающие высокой каталитической активностью.

Рекуперация растворителей рекомендуется для предприятий с объемом выбросов, подлежащих очистке, от 90 тыс. м3/ч и более, а при меньших объемах рекомендуется термокаталитическая очистка.

Для очистки воздушных выбросов от пыли (свинцовой, бумажной, декстриновой, красочной, резиновой и т.д.) применяют различные пылеуловители: фильтры (матерчатые, рукавные) с различными фильтрующими материалами, циклоны и т.д.

© Центр дистанционного образования МГУП