Способы очистки с загрязнениями окружающей среды

Статьи

Способы очистки природной среды от загрязнений нефтепродуктами

Человечество давно занимается добычей полезных ископаемых, нефти. При этом процесс добычи сопровождается разрушением почвы, загрязнением территорий. Это связано с тем, что при проведении работ используется большегрузная техника, происходит попадание нефтяных продуктов и других вредных веществ в почву, водоёмы и воздух. Причиной загрязнения также является деятельность различных предприятий промышленности, транспорта. Также окружающая среда загрязняется в случае аварийных разливов нефти и нефтепродуктов из ёмкостей и трубопроводов.

Нефть является крайне опасным продуктом в отношении к экологии. Она значительно угнетает происходящие в норме в слоях почвы и водоёмах жизненно важные процессы, резко подавляет их и приводит к иному их протеканию. Самостоятельно восстановиться поражённые участки земли могут, но на это уйдут десятилетия. Возникает необходимость в быстрой и эффективной рекультивации земель.
При выборе методов очистки грунтов учитывают множество факторов. Основными являются характер загрязнения и нормативные требования к качеству земель на данном участке. В некоторых случаях проводятся лишь селективные работы, при которых учитываются цели использования очищенной земли в будущем. При функциональной же очистке почвы проводят снижение показателей загрязняющих веществ до нормальных показателей. В дальнейшем можно использовать территории, очищенные функциональным способом, в любых целях.

Рассмотрим некоторые способы очистки природной среды от загрязнений нефтепродуктами:

Захоронение отходов на специальных полигонах

Самым распространённым и дешёвым методом очистки территории на сегодняшний день является выемка загрязнённого грунта с дальнейшим вывозом и захоронением его в специально отведённых для этих целей местах, так называемых полигонах. Данные участки надёжно изолируют от других компонентов окружающей среды. Однако данный метод не даёт должного эффекта, так как нефть сохраняется в грунте без изменения в течение многих лет. Она продолжает оставаться реальным очагом опасности дальнейшего загрязнения в течение всего этого времени.

Утилизация отходов путём сжигания

Данная методика очистки применяется лишь в случаях аварий, когда происходит большой разлив нефтепродуктов, сопряжённый с угрозой расположенным близко к поверхности земли грунтовым водам, а также источникам питьевой воды. Избыток нефтепродуктов собирают доступным способом, а потом сжигают. При этом продукты неполного сгорания углеводородов также загрязняют окружающую среду. Следует помнить, что в огне гибнут растения, их семена, а также органические вещества, имеющиеся в составе почвы. Происходит нарушение всего биоценоза. Данный способ является методом выбора.

Очистка грунта под воздействием ультразвуковых волн

Высокие цифры давления волны ультразвука вызывают кавитацию (закипание) жидкости. При этом пузыри схлопываются, ионизируются и активируются молекулы, стимулирующие процесс окисления и полимеризации углеводородных молекул. Эффективность данного метода достигает почти 100%.

Очистка загрязнённого грунта электрохимическим методом

При использовании данного способа в загрязнённую почву погружают электроды. Их подключают к источнику постоянного электрического тока. Содержащиеся в почве водные растворы солей служат при этом проводниками электричества. Загрязняющие почву вещества растворяются в содержащейся в ней воде, образуя раствор электролита. Под воздействием электричества они осаждаются на электродах и извлекаются из почвы. Множество способов оказываются непригодными для малопроницаемых почв, а данный метод можно использовать для обработки даже глинистой почвы. При этом электрохимический метод позволяет удалять самые разные загрязняющие вещества, включая молекулы металлов и различные органические соединения.

Метод биологической вентиляции

Одним из способов очистки загрязнённых нефтепродуктами почвы и грунтовых вод является их биологическая вентиляция. В данном случае в загрязнённую зону нагнетается воздух через пробурённые вертикальные и горизонтальные скважины. Это даёт возможность доставить кислород бактериям, обитающим в почве, и разлагающим органические соединения. При этом образующаяся вода и углекислый газ поднимаются на поверхность под воздействием воздуха. К этому моменту значительная часть загрязняющих веществ уже успевает полностью разложиться под воздействием бактерий.

Очистка загрязнений биотехнологическим способом

Рекультивация загрязнённой почвы с применением торфа проводится с учётом выраженной деструктивной активности микроорганизмов, населяющих торф. Сначала вся разлитая нефть собирается с использованием торфа – он впитывает нефтепродукты как губка. Затем торф отжимают. Впитавшаяся нефть при этом отделяется и поступает в специальные принимающие резервуары. Отжатый торф используется для приготовления биологического препарата. Обработанная почва засыпается чистым торфом, органическими веществами и суспензией микроорганизмов, окисляющих углеводороды. В завершение всех работ обработанные участки засеваются специально подобранными семенами бобовых и различными травами.

В последние годы широко используются различные бактериальные препараты, содержащие штаммы микроорганизмов, активно окисляющих молекулы углеводородов. Данные препараты различными способами вводятся в загрязнённую почву. К ним добавляются минеральные соли с содержанием азота и фосфора, а также стимуляторы роста бактерий. Это позволяет активировать микрофлору, населяющую почву и обладающую способностью окислять нефтесодержащие продукты.

При проведении биологической рекультивации за небольшой промежуток времени (2–3 месяца) достигается высокая степень очистки грунта (около 95%).

Можно использовать данный метод для очистки грунта, находящегося на полигонах. Для этого обрабатываемый грунт укладывается слоями на гидроизоляцию, обрабатывается биопрепаратом, периодически перемешивается. В результате за несколько месяцев можно получить очищенный грунт.

Многие биологические препараты позволяют очищать и воду. Их с успехом используют при необходимости очистки водоёмов, в которые поступают загрязнённые воды с парковок, заправочных станций, автомоек, ливневые воды, смывы с дорог.

Существует технология очистки сточных вод с применением специально выведенного генетиками растения, размножающегося естественным способом. Это растение способно окислить и расщепить различные вредные вещества, имеющиеся в воде и усвоить их в качестве питательного вещества. Если вода очищена, растение перерабатывает ил. При полной очистке всего водоёма растение просто перестаёт расти и размножаться. Явным преимуществом данной методики является полное уничтожение запахов и болезнетворных бактерий. Воду из очищенных водоёмов можно подавать в систему оборота водоснабжающих хозяйств для дальнейшего использования в технических целях или сливать в естественные водоёмы.

Существуют также методы очистки загрязнённого воздуха при помощи микроорганизмов, разлагающих вредные вещества на воду и углекислый газ. Состав микроорганизмов подбирается в зависимости от очищаемой смеси.

В данной статье мы рассмотрели основные методы, позволяющие успешно снизить вредное воздействие нефти и нефтепродуктов на природную среду. Данный вопрос является крайне важным при постоянном росте и развитии промышленности.

Источник

Загрязнение и методы очистки окружающей среды

Загрязнение и методы очистки окружающей среды

Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами, очистка промышленных выбросов входит в комплекс глобальных проблем охраны природы. Каждый год в атмосферный воздух попадает свыше тысячи тонн промышленной пыли и вредных газообразных веществ.

Основные источники загрязнения воздушной среды:

· промышленные предприятия, в частности химические нефтехимические, металлургические заводы;

· теплогенерирующие установки: тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные;

· транспорт, в первую очередь автомобильный.

Загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий приводит к значительному уменьшению солнечной радиации, снижению видимости, освещенности, к увеличению частоты туманов, что отрицательно сказывается на экологии и здоровье населения. Присутствие в воздухе различных загрязняющих веществ в сочетании с другими факторами окружающей среды вызывает повреждение материалов, конструкций, в частности подвергаются разрушению сооружения, имеющие большую художественную и историческую ценность.

Без специальных мероприятий по снижению загрязнения воздуха выбросы могут стать источником серьезного ухудшения экологической обстановки, а расширение производств и постоянный рост объемов транспортных средств только усугубляют сложившуюся обстановку.

Основной вклад в загрязнение воздуха промышленными газовыми выбросами вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.

Способы очистки газовых выбросов в атмосферу:

· Адсорбционный— вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости— щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки — необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.

· Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.

· Каталитический— пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т. д.). Напомним, что катализаторы— это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.

Применение тех или иных методов зависит от физико-химических свойств загрязняющего вещества, его агрегатного состояния, концентрации в очищаемой среде. Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционно-окислительный метод или каталитическое окисление).

Установка аспирации вредных выбросов в атмосферу

Предлагаемое устройство концентрирует плотный поток пыли с воздухом, отделяет его от основного потока чистого воздуха и направляет его в циклон или кассетный циклон, но воздуха при этом поступает в пылеуловительное устройство на несколько порядков меньше, чем его в основном потоке. Относительно очищенный воздух из пылеосадительного устройства (циклона) вновь поступает в пылеотделитель и снова участвует в процессе пылеотделения и так многократно.

Пыле-газоочистки на промышленных предприятиях и в тоннелях – газоразрядный очистной комплекс «ГРОК».

Газоразрядный очистной комплекс «ГРОК» предназначен для очистки выбросов от твердых частиц и вредных газообразных веществ:

· неорганические вещества: оксиды углерода, оксиды и диоксиды азота, диоксид серы, озон;

· органические вещества: углеводороды, метан, бензин нефтяной;

· ароматические соединения: бензол, толуол, параксилол, стирол;

· полициклические ароматические соединения: нафталин, бензапирен;

· кислородсодержащие органические вещества: формальдегид, ацетальдегид, фенол, сажа (углерод С);

· пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм: пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух;

· пыли с медианным размером частиц 1-3 мкм: возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляные аэрозоли;

· частиц размером менее 1 мкм: природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке.

. В системах газоочистки «ГРОК» применяется технология плазмо-каталитической очистки воздуха, лежащая в основе ряда серийно выпускаемых промышленных газоочистных установок. Плазмо-каталитический метод газоочистки — это довольно новый способ очистки, объединяющий в себе два известных метода – плазмохимический и каталитический.

Рисунок 1- Типовой пример комплекса газоочистки — «ГРОК»:

выброс очистка искусственный освещение

Плазмо-каталитическая очистка воздуха является наиболее эффективной и экономичной современной технологией газоочистки.

Газоочистка проводится в несколько этапов:

· 1 ступень – грубая очистка от пыли и взвешенных частиц.

· 2 ступень – тонкая очистка от взвешенных частиц и аэрозолей.

· 3 ступень – плазмохимическое разрушение вредных компонентов вентиляционных выбросов.

· 4 ступень – каталитическое разложение газообразных загрязнителей.

· 5 ступень – финишная очистка, нейтрализация технологического озона и конверсия остаточного содержания угарного газа.

После финишного блока, очищенный воздух выбрасывается в атмосферу.

Эффективность очистки по результатам проведенных испытаний независимой экспертизой «Ростехнадзора» составляет:

· 81,5 % от оксидов углерода СО;

· 83,6% от окислов азота NOх: суммарное содержание окси азота (NO) и двуокиси азота (NO2) в пересчете на NO2) – продукты окисления азота воздуха.

· 80-95 % от пылевых частиц с медианным размером более 5 мкм (пыль угольных шахт, металлургические крупные пыли и возгоны, пыльца растений, споры, сажа, пух)

· 45-60% от пыли с медианным размером частиц 1-3 мкм (возгоны оксидов цинка, мелкая пыль, масляный аэрозоль)

· 20% от частиц размером менее 1 мкм (природный туман, смоляной туман, аэрозоли химических производств, пыль при шлифовке).

Отличительные особенности данного комплекса:

· Газоочистной комплекс состоит из отдельных модулей.

· Температура рабочего состояния: предельная наибольшая: плюс 40°C предельная наименьшая: минус 30°C.

· производительность по воздуху: от 600 000 м3/час до 1 200 000 м3/час

· Общая эффективность очистки: 75-98%;

· Индивидуальное конструктивное решение позволяет монтировать комплекс ГРОК на малых площадях;

· Комплекс ГРОК в промежуточной фазе очистки синтезирует озон, поэтому параллельно с очисткой воздуха от вредных токсичных веществ происходит и глубокая бактериальная дезинфекция воздуха;

истема проста в эксплуатации.

Нормирование выбросов

В целях обеспечения требуемой чистоты состояния атмосферного воздуха должно осуществляться нормирование (ограничение) выбросов вредных (загрязняющих) веществ, поступающих в атмосферу в результате антропогенной деятельности.

Концепция нормирования выбросов базируется на двух основных подходах.

Первый подход ориентирован непосредственно на источник выделения (выброса) загрязняющих веществ в атмосферу, при этом нормируются основные параметры конкретного источника, меры по уменьшению выбросов определяются исключительно исходя из критериев, основанных на параметрах конкретного источника, таких, как минимальные (предельные) значения выбросов, стоимость мер по их достижению и т. д. При данном подходе не устанавливается четкой взаимосвязи с экологическими последствиями выбросов.

Второй подход ориентирован на результаты воздействия. В рамках этого подхода определяется требуемая степень снижения негативного воздействия выбросов, исходя из фактических результатов воздействия выбросов из конкретного источника на наиболее уязвимые составляющие экосистемы. Для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного влияния выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника.

На первом подходе основаны многие международные соглашения. Справедливость в нем достигается за счет установления «Равного процента», на который все стороны — участники данного проекта — должны единообразно снизить уровни своих выбросов. Недостаток данного подхода состоит в том, что тяжесть бремени для разных стран неодинакова (поскольку данный подход не учитывает различий в структуре источников выбросов и вытекающих из этого различий в расходах).

Этот подход, основанный на применении нормативов выбросов, используется рядом стран Западной Европы в рамках национальных экологических программ, а также в рамках международного сотрудничества. При этом подходе ограничения выбросов из источников регламентируются определенными предельными значениями (нормативами).

Указанные предельные значения определяются, исходя из наличия и стоимости технических мер сокращения выбросов из конкретных источников. В прошлом в различных международных соглашениях использовались предельные значения выбросов, определенные, исходя из концепций «наилучшей имеющейся технологии» (НИТ) или «наилучшей имеющейся технологии, не связанной с чрезмерными затратами» (НИТНЧЗ).

Основным преимуществом данного подхода является то, что промышленность во всех странах ориентируется на единые технические стандарты, независимо от экологической обстановки в конкретной стране.

Главным недостатком данного подхода является отсутствие гарантий того, что указанные меры являются адекватными для предотвращения экологического ущерба, и что выбранная совокупность мер обеспечит снижение ущерба экономически эффективным образом, т. е. при наименьших затратах будет получен наибольший экологический эффект.

Поэтому у нас в стране уже в течение более 20 лет развивается второй подход к нормированию выбросов, при котором для количественного определения степени снижения выбросов выполняются детальные оценки негативного воздействия выбросов на основе баз данных о параметрах выбросов, применяемых технологиях и мероприятиях по снижению выбросов, а также состоянии воздушного бассейна и метеорологических и климатологических характеристиках рассеивания и переноса примесей в атмосфере в районе расположения конкретного источника. При нормировании выбросов устанавливаются нормативы предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) для каждого источника и предприятия в целом.

На первом этапе работ по нормированию выбросов нормативы ПДВ (ВСВ) разрабатывались для основных загрязнителей-предприятий. В последние годы в результате структурных изменений в экономике и промышленности страны происходит разукрупнение производственных объектов, перепрофилирование производств, на территориях крупных промышленных предприятий размещаются десятки мелких производств разного профиля. Это приводит к увеличению как числа источников загрязнения атмосферы, так и спектра поступающих в атмосферу вредных веществ.

К настоящему времени степень охвата предприятий и объектов, имеющих источники загрязнения атмосферы (ИЗА), работами по нормированию выбросов составляет более 85%. Причем основная работа сейчас идет за счет вовлечения в систему нормирования вновь образуемых мелких предприятий и объектов (в т. ч. мелкого бизнеса и транспортной инфраструктуры).

Обеспечение комфортных условий жизнедеятельности.

Качество воздушной среды. Микроклимат помещений

Определить потребный воздухообмен L в помещении, если в результате технологического процесса выделяется моноксид углерода в количестве G1 г/ч и избыточное тепло в количестве Q1 ккал/ч. Температура приточного воздуха равна 18 оС, температура в рабочей зоне равна t1. Высота вытяжных отверстий над уровнем рабочей площадки равна 3 м. В приточном воздухе моноксида углерода не содержится.

2) плотность воздуха свозд=1,29 кг/м3, удельная теплоемкость воздуха суд возд.= 0,24 кал/г·К.

суд возд.= 0,24 кал/г·К.

Потребный воздухообмен LQ м3/ч, для отвода избыточной теплоты рассчитывается по формуле:

где Q – избыточное количество теплоты, Дж/ч или кал/ч;

с – теплоемкость воздуха, Дж/(кг·К) или кал/(г·К);

r – плотность воздуха, кг/м3 (r = 1,29 кг/м3);

tвыт – температура вытяжного воздуха, удаляемого из помещения, °С;

tприт – температура приточного воздуха, °С.

Температура вытяжного воздуха tвыт определяется по выражению:

где tрз – температура воздуха в рабочей зоне, 0С;

Dt – температурный градиент по высоте, 0С/м (Dt=1 0С/м);

Н – высота вытяжных отверстий над уровнем пола или рабочей площадки, м.

tвыт= 21+1*(3-2)=22 0С

=1817,4 м3/ч.

Потребный воздухообмен, LВВ м3/ч, для удаления вредных веществ рассчитывается по формуле:

где G – количество выделяемого вредного вещества мг/ч;

qвыт – концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе, мг/м3;

qприт – концентрация вредного вещества в приточном воздухе, мг/м3.

По санитарным нормам концентрация вредного вещества в вытяжном воздухе не должна превышать его предельно допустимую концентрацию, т. е. qвыт ≤ ПДК, а концентрация вредного вещества в приточном воздухе должна быть qприт ≤ 0,3ПДК.

= 1075 м3/ч

Оценить пригодность цеха (т. е. соответствие потребного и фактического воздухообмена: цех пригоден для работы, если рассчитанное значение фактического воздухообмена не меньше значения потребного воздухообмена) объемом V м3 для выполнения работ, в ходе которых выделяется G2 г/ч моноксида углерода СО, G3 г/ч этилена С2Н2, G4 г/ч аммиака NH3 , G5 г/ч диоксида серы SO2, а также Q2 кДж/ч избыточного тепла. Вентиляционная система обеспечивает полную замену воздуха в цехе К = 5 раз в течение часа. Температура приточного воздуха равна 22 0C, температура в рабочей зоне равна t2 0C. Вытяжные отверстия находятся на высоте 5 м от рабочей площадки.

1) ПДКСО=20 мг/м3; ПДКС2Н2 = 1 мг/м3; ПДКNH3=20 мг/м3; ПДКSО2=10 мг/м3;

2) плотность воздуха свозд=1,29 кг/м3, удельная теплоемкость воздуха суд возд.= 1005,6 Дж/кг·К.

3) аммиак и диоксид серы обладают эффектом суммации;

4) считать концентрацию каждой примеси в приточном воздухе равной 0,3ПДК.

Источник