Додонова Ю.В. Безопасность строительных систем. Охрана окружающей среды

Подождите немного. Документ загружается.

на работу, связанную с воздействием пыли, являются все формы туберкулеза,

хронические заболевания органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, глаз,

кожи.

Средства индивидуальной защиты – респираторы, специальные шлемы и

скафандры с подачей в них чистого воздуха применяются в тех случаях, когда

не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне до допустимых пре-

делов более радикальными технологическими мероприятиями. К индивидуаль-

ным средствам защиты от пыли относятся также защитные очки, специальная

противопылевая одежда, защитные пасты и мази.

Медико-биологические мероприятия направлены на повышение сопро-

тивляемости организма человека и ускорение выведения из него пыли. Сопро-

тивляемость развитию пылевого поражения повышается при ультрафиолетовом

облучении в фотариях, применении щелочных ингаляций и специального пита-

ния.

2.4. Защита временем при воздействии пыли

Для оценки степени воздействия пыли на органы дыхания работающих

рассчитывают пылевую нагрузку за весь период реального или предполагаемо-

го контакта с пылью. В случае превышения среднесменной ПДК фиброгенной

пыли расчет пылевой нагрузки является обязательным.

Пылевая нагрузка (ПН) на органы дыхания работающего – это реальная

или прогнозная величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую ра-

бочий вдыхает за весь период фактического или предполагаемого профессио-

нального контакта с пылью.

ПH на органы дыхания рабочего рассчитывается исходя из:

• фактических среднесменных концентраций АПФД в воздухе рабочей зо-

ны;

• объема легочной вентиляции, зависящего от тяжести труда;

• продолжительности контакта с пылью:

ПН = KNTQ,

где К – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работ-

ника, мг/м

;

N – число рабочих смен в календарном году;

Т – количество лет контакта с АПФД;

Q – объем легочной вентиляции за смену, м

Рекомендуется использовать следующие усредненные величины объемов

легочной вентиляции, которые зависят от уровня энергозатрат и, соответствен-

но, от категории работ согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требова-

ния к микроклимату производственных помещений»:

• для работ категории Iа–Iб объем легочной вентиляции за смену – 4 м

;

• для работ категории IIа–IIб – 7 м

;

• для работ категории III – 10м

Полученные значения фактической ПН сравнивают с величиной контроль-

ной пылевой нагрузки, значение которой рассчитывают в зависимости от фак-

тического или предполагаемого стажа работы, предельно допустимой концен-

трации пыли и категории работ.

Контрольный уровень пылевой нагрузки (КПН) – это пылевая нагрузка,

сформировавшаяся при условии соблюдения среднесменной ПДК пыли в тече-

ние всего периода профессионального контакта с фактором:

КПН = ПДК

СС

NTQ,

где ПДКсс – среднесменная предельно допустимая концентрация пыли в зоне

дыхания работника, мг/м

. Зона дыхания – пространство радиусом 0,5 м от лица

работающего.

Для расчета допустимого стажа работы в условиях запыленности необхо-

димо сопоставление фактических и контрольных уровней пылевой нагрузки. В

случае превышения КПН рассчитывают стаж работы, при котором ПН не будет

превышать КПН. При этом КПН рекомендуется определять за средний рабочий

стаж, равный 25 годам. Тогда допустимый стаж работы в данных условиях (T

)

определяется по формуле:

= КПН

/(KNQ).

2.5. Приборы и методы определения запыленности

Методы определения запыленности воздуха разделяют на две группы:

• с выделением дисперсной фазы из аэрозоля – весовой (гравиметриче-

ский), счетный (кониметрический), радиоизотопный, фотометрический;

• без выделения дисперсной фазы из аэрозоля – фотоэлектрические, опти-

ческие, акустические, электрические.

В основу гигиенического нормирования содержания пыли в воздухе рабо-

чей зоны положен весовой метод. Метод основан на протягивании запыленного

воздуха через специальный фильтр, задерживающий пылевые частицы. Зная

массу фильтра до и после отбора пробы, а также количество отфильтрованного

воздуха, рассчитывают содержание пыли в единице объема воздуха.

Для отбора проб рекомендуется использовать аспиратор модели 82 или ав-

томатический одноканальный пробоотборник АПП-6-1. Методы и аппаратура,

используемые для определения концентрации пыли должны обеспечивать оп-

ределение величины концентрации пыли на уровне 0,3 ПДК с относительной

стандартной погрешностью, не превышающей ±40 % при 95 %-ной вероятно-

сти. При этом для всех видов пробоотборников относительная стандартная

ошибка определения пыли на

уровне ПДК не должна превышать ±25 %. Для от-

бора проб рекомендуется использовать фильтры АФА-ВП-10, 20, АФА-ДП-3.

Суть счетного способа состоит в следующем: проводится отбор опреде-

ленного объема запыленного воздуха, из которого частички пыли осаждаются

на специальный мембранный фильтр (рекомендуется использовать мембранные

фильтры «Миллипор» – Франция). После чего проводится подсчет числа пыли-

нок, исследуется их форма и дисперсность под микроскопом. Концентрация

пыли при счетном методе выражается числом пылинок в 1 см

воздуха.

Радиоизотопный метод измерения концентрации пыли основан на свойстве

радиоактивного излучения (обычно α-излучения) поглощаться частицами пыли.

Концентрацию пыли определяют по степени ослабления радиоактивного излу-

чения при прохождении через слой накопленной пыли (концентратомер радио-

изотопный «Прима» модели 01 и 03).

2.6. Методы очистки воздуха от пыли

Наиболее часто в строительной практике для защиты атмосферы от загряз-

нения пылью применяют сухие и мокрые методы очистки образующихся вы-

бросов. Основные сведения об их классификации и применяемых типах обору-

дования приводятся на рис. 1.

М е т о д ы о ч и с т к и г а з о в ы

в ы б

о с о в о т п ы л и

А П П А Р А Т Ы

М о к р ы е

С у х и е

Ц е н т р о б е ж н ы е

Р у к а в н ы е

Р у л о н н ы е

Р а д и а л ь н ы е

Ж а л ю з и й н ы е

И н е р ц и о н н ы е

Ф и л ь т р у ю щ и е

П ы л е о с а д и т е л ь н ы е

Н а с а д о ч н ы е г а з о п р о м ы в а т е л и

Б а р б о т а ж н ы е и п е н н ы е

У д а р н о - и н е р ц и о н н ы е

Ц е н т р о б е ж н ы е

Д и н а м и ч е с к и е

М е х а н и ч е с к и е с к р у б б е р ы

П о л ы е г а з о п р о м ы в а т е л и

Д е з и н т е г р а т о р ы

Рис.1. Классификация методов и аппаратов пылеочистки

Эффективность пылеулавливания

определяется из соотношения:

η = 100·(С

−

)/С

где С

и С

– соответственно концентрации пыли в воздухе до и после очистки,

мг/м

При испытании многоступенчатой пылеочистки общая эффективность со-

ставляет:

η = [1

−

)( 1

−

)…( 1

−

где η

, η

− степени очистки на каждой ступени.

Приведенные на рис. 1 методы и аппараты по их реализации обычно ис-

пользуются для извлечения пыли определенной дисперсности. Однако одно-

временно частично удаляется пыль и других размеров. В этом случае общая

степень очистки находится из уравнения:

общ

= ∑σ

· η

/100,

где σ

– масса n-ой фракции пыли, %;

– эффективность извлечения частиц пыли данной фракции.

Грубая очистка (I ступень) производится в пылеосадительных камерах или

инерционными пылеуловителями (рис. 2). Их эффективность пылеулавливания

составляет 50…60 %.

Рис. 2. Принципиальное устройство пылеосадительной камеры (а), инерционных

пылеуловителей (б):

а б

1 – корпус; 2 – приемный бункер; 3 – входной патрубок; 4 – несплошная перегородка

В пылеосадительных камерах происходит отделение частиц пыли от воз-

духа под действием силы тяжести при прохождении воздуха через камеры.

В инерционных пылеуловителях происходит изменение направления дви-

жения запыленного потока и резкое снижение его скорости. Это достигается

применением входного патрубка 3 большого диаметра или устройством не-

сплошной перегородки 4. Частицы пыли, как более тяжелые по сравнению с

воздухом, имеют значительный запас инерционных сил и продолжают двигать-

ся в прежнем направлении, выделяясь, извлекаясь из воздуха. Очищенный воз-

дух через отводящий патрубок удаляется в атмосферу.

Центробежные пылеуловители (циклоны) применяются в строительной

практике значительно чаще и имеют различные конструкции (рис. 3).

Принцип действия основан на том, что запыленный воздух вводится в ци-

линдрический корпус 3 с большой скоростью по касательной (тангенциально).

Вследствие этого происходит закручивание потока по спирали. При этом на

каждую частицу пыли действует значительная центробежная сила F, извле-

кающая ее из потока:

где m – масса частицы, кг;

V – скорость, м/с;

r – радиус спирали, м.

Рис. 3. Конструкции применяемых циклонов:

а, б, в, г – соответственно типа НИИОГАЗ ЦИ – 15, СИОТ, ВЦНИИОТ, Гипродрева;

1 – входной патрубок; 2 – отводная труба; 3 – корпус; 4 – коническая часть; 5 – приемный

бункер; 6 – улитка на выходе; 7 – отверстие выхлопного патрубка; 8 – коническая встав-

ка; 9 – перегородки

Очистка от пыли отводимых в атмосферу выбросов фильтрованием приме-

няется в строительной и других отраслях промышленности (рис. 4). Запылен-

ный воздух поступает внутрь тканевых рукавов диаметром 135-385 мм длиной

от 2 до 10 м, закрепленных нижней частью на патрубках дырчатой перегородки

7, а верхней частью – на подвеске 3, способной перемещаться возвратно-

поступательно в горизонтальной плоскости при включении встряхивающего

механизма 4. Формирующийся слой пыли на внутренних стенках рукавов обес-

печивает извлечение из воздушного потока не только крупнодисперсной, но и

мелкой пыли, повышая степень очистки отводимого воздуха. Однако сопротив-

ление фильтрованию постепенно увеличивается и, при достижении критиче-

ской величины, аппарат останавливают на регенерацию рукавов путем их

встряхивания с помощью механизма 5 или обратной продувкой сжатым возду-

хом.

Эффективность очистки существенно зависит от выбора ткани рукавов.

Широкое распространение в строительной практике получили технические

стеклоткани, имеющие высокие фильтрующие и термомеханические свойства.

Применяют также ткани из акрилонитриловых волокон, обладающих значи-

тельной механической прочностью.

Рис. 4. Основные элементы рукавного фильтра:

1 – входной патрубок; 2 – рукава; 3 – подвеска рукавов; 4 – встряхивающий механизм;

5 – выходной патрубок; 6 – приемный бункер; 7 – дырчатая перегородка

Пылеочистка, с использованием перечисленного выше оборудования в

большинстве случаев не позволяет достигать необходимых концентраций пыли

различной дисперсности в отводимом воздухе. Подобная задача более эффек-

тивно решается в аппаратах по реализации мокрого метода извлечения пыле-

видных частиц или сочетанием аппаратов сухого и мокрого методов. Типичны-

ми представителями последнего являются полые и насадочные газопромывате-

ли (скрубберы, рис. 5).

Принцип действия названных аппаратов основан на контактировании при-

сутствующих в потоке пылевидных частиц с каплями воды, сопровождающим-

ся увеличением их массы, поступлением и аккумулированием в приемной ка-

мере с последующим отстаиванием. При длительном отстаивании образуется в

нижней части камеры шлам, вверху – сточная вода.

Полый скруббер, представляющий собой колонну круглого, реже квадрат-

ного, прямоугольного сечения, снабжается внизу газораспределительной ре-

шеткой 2, а вверху – оросительным устройством 1 в виде форсунок для созда-

ния потока капель воды. Для исключения каплеуноса иногда в конструкции

предусматривается каплеуловитель, а также контролируется скорость отводи-

мого очищенного воздуха, которая должна быть в пределах 0,7 – 1,5 м/с. Такие

аппараты достаточно эффективны для извлечения пыли с размером частиц бо-

лее 10 мкм. При меньших размерах применяют насадочные скрубберы. Они от-

личаются тем, что размещенная на перфорированном днище 3 (опорной решет-

ке) насадка в виде, например, колец Рашига позволяет обеспечить деление за-

пыленного потока воздуха на множество струй. Это, в свою очередь, создает

благоприятные условия для контактирования пыли с водой, поступающей на

орошение скруббера.

Рис. 5. Движение запыленного воздуха в полом (а) и и насадочном (б) скрубберах:

1 – ороситель; 2 – газораспределительная решетка; 3 – перфорированное днище; 4 – насадка

Барботажные аппараты прямого действия или с разделяющей перегородкой

(рис. 6 а,б) достаточно эффективны. В них запыленный воздух барботирует че-

рез слой жидкости, что увеличивает поверхность соприкосновения с ней со-

держащейся в воздухе пыли. Скорость свободного всплывания пузырьков воз-

духа составляет 0,25-0,35 м/с.

В пенных пылеуловителях с провальными и переливными решетками

(рис. 6 в, г) обеспечивается контакт запыленного воздуха с жидкостью на дыр-

чатых или щелевых решетках с диаметром отверстий соответственно 4-8 мм

или шириной щели 4-5 мм. Для исключения каплеуноса скорость движения

воздушного потока принимается не более 1,5 м/с, высота пены на решетках –

«тарелках» не превышает 80-100 мм.

Полые насадочные газопромыватели, барботажные, пенные аппараты

обеспечивают высокую степень очистки воздуха от пыли различной дисперсно-

сти. В отличие от рукавных фильтров, они могут работать в непрерывном ре-

жиме, имеют более высокую производительность, меньшие размеры по сравне-

нию с пылеосадительными и инерционными аппаратами. Существенными не-

достатками являются образования шлама, сточных вод, требующих утилизации,

очистки. При неравномерности орошения пылевоздушного потока нарушается

аэродинамика в аппаратах. Наряду с этим в пенных аппаратах может происхо-

дить забивание, зарастание решетки удаляемой пылью.

Рис. 6. Принципиальное устройство аппаратов для мокрой пылеочистки:

а, б – барботажные соответственно прямого действия, с разделяющей перегородкой; пенные

пылеуловители с провальной (в), переливной (г) решёткой

Указанных недостатков не имеет электрический метод пылеулавливания,

который приемлем при различной дисперсности пыли и температуре выбросов.

Типичным представителем такого метода является электрофильтр (рис. 7).

Принцип действия основан на ионизации газа у поверхности центральных ко-

ронирующих электродов 1. При прохождении вблизи них частицы пыли воз-

душного потока приобретают заряд и притягиваются к осадительным электро-

дам 2, имеющим заряд противоположного знака. Под действием собственного

веса слой пыли с электродов 2 перемещается в приемный бункер.

Электрофильтры приемлемы для очистки газопылевых выбросов вращаю-

щихся цементных печей, дробилок, мельниц, сушилок различных конструкций

и т.п. Однако требуют значительных энергозатрат, соблюдения определенных

правил эксплуатации из-за необходимости использования постоянного элек-

трического тока напряжением 60-70 тыс. вольт.

2.7. Критерии оценки качества окружающей среды

1) Качество атмосферного воздуха контролируется с использованием сле-

дующих показателей ПДК (предельно-допустивой концентрации):

ПДКс.с. – это такая среднесуточная концентрация вредного вещества в ат-

мосферном воздухе, которая при неограниченно длительном вдыхании не ока-

зывает прямого или косвенного воздействия на здоровье человека, мг/м³.

ПДКм.р. – это такая концентрация вредного вещества в атмосферном воз-

духе, при вдыхании которой в течение 20 мин в организме человека не проис-

ходят негативные изменения. При аналогичной размерности очевидно, что

ПДКм.р.>>ПДКс.с.

Обеспечение требований по достижению ПДКс.с. на границе СЗЗ строи-

тельными предприятиями достигается соблюдением величины предельно до-

пустимого выброса (ПДВ, кг/сут., т/год). Она характеризует такое количество

вредного вещества, которое при поступлении в единицу времени от конкретно-

го предприятия не приводит к нарушению санитарно-гигиенических норм в

приземном слое воздуха населённого пункта.

ПДКр.з. – концентрация вредного вещества в воздухе производственного

помещения, не оказывающая влияния на состояние здоровья работающих в пе-

риод всей трудовой деятельности и в последующие годы жизни мг/м³.

Рис. 7. Схема трубчатого электрофильтра:

1, 2 – соответственно коронирующий и осадительный электроды; 3 – источник постоянного

тока

2.8. Воздействие газопылевых выбросов на атмосферу

В тропосферу Земли, составляющую 80 % от общей массы атмосферы

5,9·10

т, ежегодно поступает свыше 260 видов вредных веществ, в их числе ок-

сиды углерода, серы, азота, углеводороды, аэрозоль, пыль и др. В Российской

Федерации предприятия черной, цветной металлургии ежегодно поставляют в

атмосферу около 37 % от общего количества указанных ингредиентов, объекты

теплоэнергетики – не менее 27 %, нефтеперерабатывающие предприятия – бо-

лее 15 %, предприятия производства строительных материалов, изделий – не

менее 8 %, химическая промышленность около 2 %, но эти выбросы наиболее

токсичны.

Все эти загрязнения имеют различное воздействие на окружающую среду и

человека.

Воздействие углекислого газа на атмосферу

Установлено, что в приземных слоях концентрация двуокиси углерода, со-

ставлявшая в начале XX в. 0,029 %, достигла к завершению столетия 0,035 %. В

совокупности с другими газами, пылью это способствовало повышению темпе-

ратуры, формированию парникового эффекта на поверхности Земли. При нали-

чии существующих тенденций загрязнения атмосферы к середине XXI века

возможно увеличение средней температуры на 4-5

С, что может привести к ак-

тивному таянию вечных снегов, льдов Антарктиды, Гренландии, повышению

уровня воды мирового океана, затоплению ряда стран, континентов (Англия,

Нидерланды, Австралия и др.).

Принципиальная схема формирования парникового эффекта представлена

на рис. 8. Двуокись углерода в сочетании с пылью, другими парниковыми газа-

ми способствует увеличению плотности нижних слоев атмосферы. Получаемая

Землей одна двухмиллиардная часть колоссальной энергии Солнца в виде теп-

ловых, световых и ультрафиолетовых лучей (лучистой энергии) достаточна для

протекания всех естественных процессов в биосфере. Образующееся, как у ка-

ждого нагретого тела, инфракрасное излучение, вследствие увеличившейся

плотности нижних слоев атмосферы, не выделяется за ее пределы, а накаплива-

ется, создаёт дополнительный нагрев.

И К И

Рис. 8. Формирование «парникового» эффекта:

1 – поверхность Земли; 2 – нижние слои атмосферы с повышенным содержанием «парнико-

вых» газов, пыли; Е – лучистая энергия Солнца; ИКИ – инфракрасное излучение; Q – полу-

чаемое дополнительное тепло при поглощении атмосферой ИКИ

В настоящее время ряд промышленно развитых стран в соответствии с ме-

ждународными соглашениями обязались, в частности, не допускать дальнейше-

го увеличения выбросов в атмосферу с названным диоксидом. Один из вариан-

тов – в меньшей мере использовать ископаемое, растительное топливо для вы-

работки тепловой, электрической энергии.

В связи с продолжающимся загрязнением атмосферы другой, не менее

важной проблемой, является необходимость защиты озонового слоя от разру-

шения. Его концентрации в приземных слоях выше ПДК опасны для флоры и

фауны: снижается продуктивность сельскохозяйственных культур, лесов, про-

исходит раздражение слизистых оболочек глаз, органов дыхания.