Каплунов Ю.В., Климов С.Л., Красавин А.П. Экология угольной промышленности на рубеже XXI века

Подождите немного. Документ загружается.

лаборатория типа ЛАВ-3 для проведения физических, химических и

бактериологических анализов сточных вод промышленных предприятий

производительностью 4000 анализов в год (обслуживают 8 чел.);

переносной мутномер типа М-101 для периодических измерений кон-

центрации взвешенных веществ по градуировочным кривым зависимости

между мутностью и концентрацией взвеси;

кислородомер типа КЛ-115 для определения концентрации раство-

ренного кислорода в пробах сточных вод (масса 8 кг).

Для контроля загрязнения атмосферного воздуха получают распро-

странение следующие виды оборудования, выпускаемого отечественной

промышленностью:

станция типа «Воздух-1», предназначенная для анализа атмосферного

воздуха на диоксид серы и оксид углерода с помощью автоматических

газоанализаторов, автоматического отбора проб воздуха для последую-

щего химического анализа одновременно на четыре газовых ингредиента

(регистрация информации от датчиков производится на перфоленте; про-

изводительность станции 40 тыс. проб в год, масса 5000 кг, размещается

в стационарном павильоне);

передвижная лаборатория «Атмосфера-11», предназначенная для

контроля атмосферного воздуха городов и промышленных зон путем ана-

лиза сернистого газа, сероводорода, озона и хлора (размещается на авто-

мобиле УАЗ или «НЫСА»);

дымомер ДМП-205М с самописцем для контроля оптической плот-

ности дыма при сжигании топлива в топках паровых котлов ТЭЦ и ГРЭС

(масса 48,5 кг);

инфракрасный газоанализатор промышленных выбросов в атмосферу

на базе интерференционных фильтров «Марс-1», предназначенный для

определения содержания оксида азота в промышленных газовых выбро-

сах (масса 50 кг);

технические средства контроля отработанных газов, выбрасываемых

в атмосферу при работе автотранспорта: газоаналитическая система типа

АСГА-Т массой 1350 кг; портативный газоанализатор ГАИ-1 массой

11 кг; газоанализатор ГАИ-2 массой 13 кг.

Кроме того, в системах контроля используются газоанализаторы на

оксид углерода (ГИАМ-10-СО), диоксид серы (ГИАМ-Ю-S0

), оксиды

азота (ГИАМ-10-NO и 344ХЛ 01), а также устройства динамического

разбавления пробы, работающие совместно с газоанализаторами мик-

роконцентраций (ГКП-1, ГКП-3, 645ХЛ01 и 623ИН02). Устройства

обеспечивают разбавление пробы газа, берущейся из газохода, в задан-

ном соотношении (до 1:500), что дает возможность использовать газоа-

нализаторы с малыми диапазонами. Указанные технические средства

обеспечивают погрешность измерения не более 15—20%.

За последние годы в отрасли создано несколько типов новых средств

контроля шахтных вод и пылегазовых выбросов в атмосферу. МНИИ-

ЭКО ТЭК с привлечением специализированных организаций разработан

и изготовлен экспериментальный образец переносного ИК-анализато-

ра нефтепродуктов в сточных и природных водах и проведены его испы-

тания, позволившие выявить недоработки в методике определения со-

держания нефтепродуктов и в конструкции экспериментального образца

прибора.

При доработке прибора были внесены изменения в электронную схему

прибора, в результате чего была обеспечена его более высокая чувст-

вительность, а также упрощена оптическая система за счет использова-

ния полупроводниковой оптической пары в ИК-диапазоне с интерферен-

ционным фильтром, изготовленным на основе современных отечествен-

ных технологий. Благодаря высокой чувствительности удалось значитель-

но уменьшить объем кюветы и довести ее до 1 мл, что позволило улучшить

метрологические характеристики прибора, уменьшить расход реагентов

и упростить процесс подготовки пробы к измерению. Повышение чув-

ствительности потребовало принятия мер к снижению помех как элект-

рических, так и тепловых. В связи с этим в электронной схеме был ис-

пользован усреднительно-накопительный метод измерения. Кроме того,

в приборе использована раздельная система термостатирования источ-

ника излучения, приемника и измерительной кюветы. Все это позволило

расширить его возможности и создать прибор высокой чувствительности,

сравнимый с лучшими зарубежными аналогами, которому присвоена

марка «Микран» [5].

Малогабаритный абсорбционный анализатор «Микран» предназна-

чен для оперативного контроля нефтепродуктов в питьевых, природных

и сточных водах, а также в почвах, илах и твердых отходах в

стационарных

и передвижных лабораториях.

В основу работы прибора положен метод инфракрасной спектро-

метрии с длиной волны 3,42 мкм. Он определяет концентрацию нефте-

продуктов в четыреххлористом углероде путем измерения коэффициента

поглощения света в этой области спектра, используя однозначную за-

висимость между поглощением и массовой концентрацией нефтепро-

дуктов.

Прибор отградуирован в единицах массовой концентрации нефтепро-

дуктов в растворе четыреххлористого углерода с помощью стандартного

образца ГСО 7248—96, прошел испытания в системе Госстандарта Рос-

сии для целей утверждения типа и внесен в Госреестр средств измерений

в 2000 г. Содержание нефтепродуктов в питьевых, сточных и природных

водах определяется согласно «Методике выполнения измерений массо-

вой концентрации нефтепродуктов в пробах питьевых, природных и сточ-

ных вод методом ИК-спектрометрии на приборах типа «Микран», ат-

тестованной Госстандартом России.

При эксплуатации прибора периодическая калибровка чувствитель-

ности производится без использования стандартных растворов.

Для контроля содержания взвешенных веществ в сточных и природ-

ных водах, являющихся одним из основных загрязняющих веществ,

МНИИЭКО ТЭК разработан дифракционный (оптический) анализа-

тор ДИВ, который имеет шесть модификаций (ДИВ-1, ДИВ-2, ДИВ-3,

ДИВ-4, ДИВ-М и ДИВ-С).

Дифракционные (оптические) анализаторы взвешенных веществ ДИВ

предназначены для оперативного контроля взвешенных веществ в лабо-

раторных и полевых условиях. Они позволяют:

измерять светопропускание взвесей, эмульсий и коллоидных раство-

ров в проходящем свете;

определять массовую концентрацию взвешенных веществ различного

дисперсного состава от 0,5 до 40 мкм.

В основу анализатора положен принцип измерения ослабления све-

тового потока анализируемой средой. При этом обеспечивается одно-

значная связь между коэффициентом светопропускания и массовой кон-

центрацией взвешенных веществ. Шкалы приборов отградуированы в

единицах массовой концентрации взвешенных веществ с помощью госу-

дарственного стандартного образца массовой доли нерастворимых ве-

ществ каолина в твердой основе ГСО 6541—92.

Приборы прошли испытания в системе Госстандарта России для целей

утверждения типа и внесены в Госреестр средств измерений в 2000 г.

Методика определения массовой концентрации взвешенных веществ на

приборах ДИВ аттестована органами Госстандарта России (УНИИМ,

г. Екатеринбург).

Приборы могут применяться во всех отраслях промышленности и

сельского хозяйства для контроля питьевых, сточных и природных вод.

Приборы изготовляются в лаборатории средств контроля окружаю-

щей среды МНИИЭКО ТЭК по заявкам предприятий и организаций в

течение 1—3 мес. после поступления заявки.

За последние пять лет изготовлено и поставлено заказчикам:

анализаторов взвешенных веществ ДИВ — более 100 шт., в том

числе для контроля питьевых вод — 35 шт.;

анализаторов нефтепродуктов (выпуск с 1998 г.) — 5 шт.

Гарантийный срок службы приборов — 12 мес.

Эксплуатация указанных приборов показала их высокую работоспо-

собность и надежность. За весь указанный период в институт не посту-

пило рекламаций ни по одному из поставленных приборов.

В течение ряда лет МНИИЭКО ТЭК проводил исследования по экс-

пресс-методам и средствам контроля промышленных выбросов в атмо-

сферный воздух. В результате выполнения этих работ была разработана

серия экспрессных средств контроля промышленных выбросов на основе

использования индикаторных трубок различных модификаций, которые

позволяют определять концентрации диоксида серы S0

, оксидов азота

и оксида углерода СО в широком диапазоне их изменения.

Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку с твер-

дым наполнителем соответствующего типа и является измерительной

частью устройства. Просачивание анализируемых газов через трубку про-

изводится с помощью автоматического или ручного пробоотборного уст-

ройства.

Принцип действия газоопределителя и метод определения массовых

концентраций газов основаны на изменении окраски массы наполнителя

индикаторных трубок при взаимодействии с определяемым газом и из-

мерении длины слоя, изменившего окраску. Длина прореагировавшего

индикаторного слоя является функцией и мерой массовой концентрации

определяемого газа и его объема.

Краткая характеристика экспресс-анализаторов промышленных

выбросов в атмосферу

1. Экспресс-анализатор дымовых газов ЭАДГ состоит из комплекта ин-

дикаторных трубок, являющихся измерительной частью прибора (ТИ

-0,06, ТИ SO

-10, ТИ NO+N0

-1 , ТИ СО-2,5ПОЗ), и автомати-

ческого пробоотборного устройства ОПП, обеспечивающего удаление

пыли и влаги из пробы газа и термостабилизацию пробы и индикаторной

трубки в пределах от +20 до —2 °С.

Диапазон измеряемых концентраций:

диоксид серы — 0,005-0,06; 0,05-0,7; 0,5-10 г/м

;

оксиды азота в пересчете на диоксид — 0,1 —110 г/м

;

оксид углерода — 0,1—2,510 г/м

;

Температура измеряемого газа в газоходе — до 300 °С

2. Газоопределитель химических промвыбросов ГХПВ (рис. 37) со-

стоит из комплекта индикаторных трубок (аналогичных трубкам в ЭАДГ)

и ручного пробоотборного устройства в составе: насос ручной, ас-

пиратор сильфонный АМ-5, газозаборный зонд, мешки из полимерной

пленки.

3. Экспресс-газоанали-

затор ЭАВ-ДВС предна-

значен для контроля за-

грязняющих веществ в от-

работавших газах дизель-

ных и карбюраторных дви-

гателей внутреннего сгора-

ния и промышленных вы-

бросах. Прибор состоит из

комплекта индикаторных

трубок (ТИ NO + N0

-l,

ТИ NO+N0

-5, ТИ СО-

2,5-М, ТИ СО-5), газоза-

борного зонда и сильфон-

ного аспиратора АМ-5.

Диапазон измеряемых

концентраций:

оксиды азота в пересче-

те на диоксид 0,1 — 1; 0,5 —

5 г/м

;

оксид углерода 5 —

2500 мг/м

;

Рис. 37. Газоопределитель химических промвыб- ОКСИД углерода — об.

росов ГХПВ: доля 0,25-5%.

1 — ручное пробоотборное устройство (аспиратор); 4. Газоанализатор хи-

2 - трубки индикаторные; 3 - трубки в футляре мический

автомобильный

ГХ СО-А предназначен для контроля оксида углерода в выбросах кар-

бюраторных двигателей внутреннего сгорания. Диапазон измеряемых

концентраций оксида углерода — об. доля 0,25—5%.

Прибор состоит из индикаторных трубок ТИ СО-5, газозаборного

зонда и сильфонного аспиратора АМ-5.

5. Индикаторные трубки

Модификации Измеряемый компонент Диапазон, г/м

ТИ SO

-0,06 Диоксид серы 0,005-0,06

ТИ SO

-0,7 Диоксид серы 0,05-0,7

TИ SO

-10 Диоксид серы 0,5-10

ТИ NO+N0

-1 Оксиды азота 0,1 -1

ТИ NO+N0

-5 Оксиды азота 0,5-5

ТИ СО-2.5-М Оксид углерода 0,005-2,5

ТИ СО-2.5 ПОЗ Оксид углерода 0,1-2,5

ТИ СО-5 Оксид углерода 0,25 — 5

6. Установка по определению аэродинамического сопротивления

фильтрующих патронов, используемых для отбора пыли пылезаборными

трубками.

7. Прокачивающие устройства ПУ-3 предназначены для отбора га-

зовых проб из атмосферного воздуха, вентиляционных труб и воздуха

рабочей зоны промышленных предприятий. Устройства выпускаются в

пяти вариантах, одноканальные и двухканальные. Расход газа от 0,1 до

2,5 л/мин. Масса — не более 3 кг. Питание от сети переменного тока

220 В и аккумуляторных батарей 12 в.

Все средства измерения прошли приемочные испытания, внесены в

Государственный реестр средств измерений и успешно используются са-

нитарно-профилактическими и химическими лабораториями предпри-

ятий и акционерных обществ угольной и других отраслей промышлен-

ности, аналитическими инспекциями республиканских, областных и го-

родских комитетов охраны природы и научно-исследовательскими орга-

низациями.

Представляет практический интерес метод выявления оксида углеро-

да, содержащегося в выбросах предприятий, с использованием хромато-

графа «Газохром-3101». Действие прибора основано на принципе газо-

адсорбционной хроматографии при постоянной температуре насадочных

колонок. Детектирование осуществляется термохимическим способом.

Для калибровки прибора используются чистый оксид углерода или по-

верочные газовые смеси, выпускаемые Балашихинским кислородным за-

водом. Рабочим дозатором служит шприц на 5 мл. Газ из газохода от-

бирается в резиновую камеру или полиэтиленовый мешок с помощью

газозаборной трубки и насоса со всасывающим и нагнетающим клапа-

нами. Диапазон измеряемых концентраций 20—62500 мг/м

. Погреш-

ность измерения не превышает 6,4% определяемой величины.

Для обеспечения комплексного контроля загрязнения окружающей

среды МНИИЭКО ТЭК разработана и внедрена в АО «Челябинскуголь»

передвижная лаборатория на базе автомобиля типа «НЫСА», которая

позволяет контролировать выбросы промышленных предприятий и за-

грязнение атмосферного воздуха, сброс сточных вод и состояние водных

объектов. Годовая производительность лаборатории — до б тыс. проб

атмосферного воздуха, до I тыс. проб из источников выбросов вред-

ных веществ в атмосферу и 1,5 тыс. проб из водных источников. Об-

служивающий персонал составляет 3 чел., включая водителя автома-

шины.

Передвижная комплексная лаборатория успешно эксплуатировалась

в течение длительного времени и полностью себя оправдала. В настоя-

щее время необходимо создание подобной лаборатории на новом техни-

ческом уровне.

2.6.3. СОВРЕМЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА ВОДЫ И ВОЗДУХА

НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ И ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ФИРМ

Одним из признанных лидеров рынка портативных приборов анализа

воды является компания «Testo Gmbh & Со». Фирма основана в 1957 г.

в г. Ленцкирх (Германия) и в настоящее время разрабатывает, изго-

товляет и распространяет портативные электронные приборы по всему

миру.

Помимо анализаторов воды фирма «Testo» производит приборы для

измерения температуры, влажности, скорости воздушного потока, уровня

шума и освещенности, оптимизации процессов горения и газового ана-

лиза. Фирма «Testo» инвестирует значительные средства на проведение

собственных исследований и разработку новых приборов в соответствии

с требованиями покупателей.

Весь производственный цикл на фирме сертифицирован в соответст-

вии со стандартом ISO 9001 (гарантия обеспечения качества). Этот факт,

а также оптимальное соотношение цена/качество и эффективный сервис

объясняют, почему значительное число ведущих предприятий и инспек-

ций промышленного и экологического контроля используют приборы

фирмы «Testo».

Располагая представительствами и дочерними предприятиями на всех

пяти континентах, фирма «Testo» предлагает свои приборы потребите-

лям в России через своего официального дистрибьютора — ЗАО «Фирма

ВЕМ».

Фирма «Testo» предлагает широкую гамму приборов для анализа

воды: фотометры серии testo 220/221, недорогие приборы компакт-клас-

са testo 230/240 и многофункциональные приборы серии testo 251/252

для профессиональных измерений. В табл. 31 указаны функциональные

возможности вышеперечисленных приборов для анализа воды.

Фирма «Экоконтроль» (ЭКОН) является официальным дистрибью-

тором французских фирм-производителей «SERES», «OLDHAM»,

«SAPPEL MIROU», «SEPAM», «ULTRAFLUX», «WALLACE & TIER-

NAN».

Фирмы производят приборы для определения загрязняющих веществ

в воде, воздухе, почве.

Для контроля состояния атмосферного воздуха выпускаются порта-

тивные и стационарные приборы и датчики различных токсичных, взры-

воопасных и влияющих на содержание кислорода газов (метан, пропан,

бутан, ацетон и др.) в зонах возможного риска (канализационные и во-

допроводные станции, колодцы) на промышленных предприятиях, а

также станции по обнаружению и анализу загрязнений атмосферного воз-

духа в тоннелях, паркингах и т.д. Возможно определение 32 газовых ком-

понентов и соединений, включая S0

, NO

, НCl, общие углеводороды,

неметановые углеводороды, СО, пыль, измерения в эмиссиях.

Для контроля качества питьевой, сточной и поверхностной вод вы-

пускаются автоматизированные системы на содержание хлора, фосфатов,

нитратов, нитритов, БПК, ХПК, пестицидов, Fe, A l , Мn, Сu, Ni, Zn, Br,

CI и его соединений, углеводородов.

Фирма изготовляет также мобильные лаборатории для контроля за-

грязнений в воздухе и воде.

НПФ «АНАЛИТИНВЕСТ» совместно с НПО «ХИМАВТОМАТИ-

К А » и предприятием «ИНЛАН» предлагают новый вид средств измере-

ний — химико-аналитические комплексы, включенные в государствен-

ный реестр средств измерений, представляющие собой совокупность тех-

нических средств, методического и программного обеспечения.

Комплексы рекомендованы для санитарно-экологического контроля

и мониторинга воздуха рабочей зоны, атмосферного воздуха населенных

мест, промышленных и транспортных выбросов, питьевой и природных

вод, очищенных и неочищенных стоков, проб почв и донных отложений

в стационарных и передвижных химических лабораториях, в том числе:

1. «Инлан-РФ» ТУ 4215-002-18044127-98 обеспечивает измере-

ния содержания тяжелых металлов (хрома, железа, висмута, марганца,

кобальта, никеля, меди, свинца, цинка, ртути) в жидких средах, включая

взвеси, почвы и донные отложения. Принцип действия — рентгено-флу-

оресцентный.

2. «Инлан-СФ» ТУ 4215-004—18044127—98 выполняет измерения

содержания веществ: хрома, железа, кобальта, никеля, меди, палладия,

урана, гептила, диметилгидразина,. продукта Н, нитрат-иона, диметила-

мина, нефтепродуктов, фенолов, АПАВ, КПАВО, формальдегида, алю-

миния, кадмия, нитрата, нитрита, сульфида, фторида, ванадия, фторис-

того водорода, диоксида азота, диоксида серы, сероводорода, оксида уг-

лерода, хлора. Принцип действия — спектрально-оптический.

3. «Инлан-ГХ» ТУ 4215-001-18044127-98 обеспечивает измере-

ния органических веществ: ацетона, толуола, m-, n-, о-ксилолов, этил-

ацетата, бутилацетата, бензола, бутанола, фенола в воздухе и воде. Прин-

цип действия — газохроматографический.

4. «Инлан-ИХ» ТУ 4215—005—18044127—98 выполняет измерения

ионов различных веществ: NO

, NO

, CI

, F

, SO

, Р0

, I

, SCN

, Ва

, К

, Mg

, Са

в питьевой, природных и сточных водах,

, NO

, C l

, F

, S0

, Р0

в почве и донных отложениях, а также

NO, N0

, HNO

, S0

, H

, HCl, HF, S0

, NH

в воздухе

рабочей зоны, в атмосфере населенных мест и в выбросах. Принцип дей-

ствия — ионохроматографический.

Методики измерений аттестованы и включены в государственный ре-

естр методик природоохранного контроля.

Программное обеспечение предлагаемых комплексов осуществляет

следующие функции: управление процессом измерения путем выдачи ука-

заний на дисплее компьютера о последовательности операций анализа в

соответствии с МВИ; представление результатов измерений концентра-

ций содержащихся в пробе компонентов в виде таблицы на дисплее и

(или) в виде печатных протоколов; управление процессом градуировки

и процессом контроля градуировки.

Российское приборостроительное предприятие «ОПТЭК» специали-

зируется в области аналитического приборостроения для решения задач

мониторинга воздуха жилой и рабочей зоны, контроля промышленных и

автотранспортных выбросов в атмосферу.

Предприятие производит:

хемилюминесцентные газоанализаторы мод. 302 (0

), мод. 310, 312

(NO, N0

, S0

, H

S, NH

);

оптические ИК и УФ газоанализаторы мод. Ф-104, ЦИКЛОН-5 (0

ОПТОГАЗ (СО, СО

, СН

);

малогабаритные электрохимические газоанализаторы мод. МГЛ-19,

мод. КВАНТ-6С (СО, H

S, SО

, NO, NО

, HCI, NH

, О

, C

О, Cl

);

многокомпонентные электрохимические газоанализаторы мод. «КАС-

КАД» (СО, H

S, SО

, NO, NО

, HCl, NH

, О

, Cl

, CО

, Т);

приборы для контроля автотранспортных выбросов ОПТОГАЗ-21,

ОМД-21;

средства поверки и калибровки мод. ГС-024, Р01, Н01, 9001,

9002, 12;

автоматические пробоотборные устройства мод. ОП-442, ОП-824,

ОП-5100.

АО «Экрос» (г. С.-Петербург) с его региональными представитель-

ствами, являющееся одним из ведущих российских предприятий в области

оснащения и комплектации эколого-аналитических, нефтехимических,

технологических и специализированных лабораторий, производит и ре-

ализует по заявкам широкий перечень лабораторного оборудования и

устройств, который включает:

лабораторные перемешивающие устройства;

устройства для перекачивания и переливания агрессивных жидкостей;

пробоотборные системы;

устройства для нагрева жидкостей.

Из отраслевой практики следует, что наиболее приемлемыми с учетом

финансовых соображений для оперативного периодического и инспек-

ционного контроля являются переносные малогабаритные анализаторы

типа «Газоопределитель ГХПВ», «Инспектор-1», измерительной частью

которых являются индикаторные трубки. Вместе с тем выявлено, что су-

ществует потребность в переносном многофункциональном газоанали-

оторе, в котором должны быть предусмотрены: устройство для автома-

гического отбора и подготовки пробы, отвечающей определенным тре-

бованиям по температуре, отсутствию влаги и пыли; набор индикаторных

трубок, обеспечивающих анализ диоксида серы, оксидов азота и оксида

углерода во всем диапазоне концентраций, встречающихся в выбросах

топливосжигающих устройств [2].

2.6.4. СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЕДОМСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Осуществление ведомственного контроля природоохранной деятельности

на предприятиях угольной промышленности, наряду с вопросами плани-

рования и регламентирования мероприятий по охране природы, является

составной частью управления качеством окружающей среды. С помощью

ведомственного контроля определяется реальное состояние окружающей

среды в районах размещения промышленных производств, проверяется

эффективность выполнения запланированных мероприятий, выявляют-

ся и фиксируются нарушения санитарно-гигиенических правил и норма-

швов.

В угольной промышленности создана и успешно функционирует ре-

гиональная сеть санитарно-профилактических лабораторий (СПЛ), на