Кремлев Е.П. Лабораторный практикум по курсу Экология

Подождите немного. Документ загружается.

плотно закрепляют в аллонже (при этом бумажные кольца выпол-

няют также роль уплотняющих колец).

Включают электроаспиратор и с помощью регулировочных

вентилей устанавливают по ротаметру заданную объемную ско-

рость воздуха, которая поддерживается постоянной в течение все-

го пробоотбора.

Отбор заканчивают выключением электроаспиратора, после

чего, отвернув накидную гайку, снимают фильтр с защитными

кольцами с корпуса аллонжа. Для сохранения уловленной пыли

все эти операции проделывают, повернув аллонж в вертикальное

положение фильтром вверх.

Разрывают защитные кольца (чехол) и перегибают фильтру-

ющий элемент пополам запыленной стороной внутрь и вновь за-

жимают его между створками защитных колец.

Фильтр с чехлом, вложенный в пакетик из кальки, помещают

в свободную ячейку бумажной кассеты.

В рабочем журна ле отмечают номера фильтров и фиксируют

начало и конец отбора проб.

В одной точке одновременно отбирают обычно две пробы.

Для возможности статистической обработки ре зультатов или вы-

явления динамики изменения запыленности воздуха производят

отбор не менее трех последовательных проб с заранее установлен-

ными интервалами времени.

Объем аспирируемого воздуха зависит от предполагаемого

содержания пыли и определяется, по суще ству, необходимостью

накопления на фильтре такого количества пыли, которое дост а-

точно для надежного взвешивания (1–2 мг) и не превышает пыле-

емко сти применяемого фильтра.

Ориентировочные скорости аспирации

и продолжительность отбора проб

Примечание. При нагрузке по воздуху более 3–4 л/мин•см

фильтр рекомен-

дуется устанавливать в аллонж на опорную сетку, которую можно изготовить

путем вклеивания тонкой металлической или капроновой сетки между створка-

ми защитных колец.

Содерж ание пыл и,

мг/м

Скорость а спирации,

л/мин

Продолжительность

пробоотбора, мин.

Менее 0,5 100 30

0,5–2,0 100 20-30

2–10 50 10-20

10–50 20 10

Более 50 20 5

Определение содержания пыли в воздухе

В фильтры с пробами, вложенными в бумажную кассету, до-

ставляют в химическую лабораторию для повторного взвешива-

ния или химического анализа дисперсной фазы аэрозоля.

Фильтры извлекают из кассеты и в течение 30–40 мин выдер-

живают в лаборатории (весовой комнате) для принятия темпера-

туры помещения и установления равновесия по влаге воздуха.

Определение привеса производится на одних и тех же анали-

тических весах при строгом соблюдении первоначальных усло-

вий взвешивания: фильтр освобождают из пакетика и вынимают

из защитных колец. Фильтры АФА-ВП-10 перед взвешиванием

осторожно распрямляют и кладут на середину чашки весов чис-

той стороной книзу. Фильтры АФА-ВП-20 взвешивают сложенны-

ми вчетверо, как и при первоначальном определении массы.

Если отбор проб производится при условиях 100 %-ной от-

носительной влажности, то фильтры выдерживают в течение 2

часов в эксикаторе над осушителем для удаления капельно-жид-

кой влаги.

Содержание пыли в мг/м

воздуха Х вычисляют по формуле:

20/1000 VWX •∆=

где ∆W — приве с фильтра, мг; V20 — объем аспирированного

воздуха, приведенный к стандартным условиям, л.

Лабораторная работа № 50 (4 часа)

Оценка эффективности работы пылеуловителей

Эффективность работы пылеуловителей можно характеризо-

вать двумя показателями:

1) абсолютной величиной запыленно сти очищенного газа;

2) степенью улавливания пыли (к.п.д.) в пылеуловителе.

Определение абсолютной величины запыленности очищен-

ного газа имеет очень важное значение, например, при подсчете

потерь металлов с неулавливаемой пылью в санитарном отноше-

нии (количество вредных выбросов в атмос феру) и т.п. В этих ус-

ловиях, кроме выходной запыленности, необходимо также знать

количество газа, выходящего из пылеуловителя. В последнее вре-

мя в связи с более жесткими требованиями по охране воздушного

бассейна знание абсолютной величины запыленности очищенно-

го газа даже более важно, чем определение к.п.д.

Для оценки эффективности пылеуловителя в данных услови-

ях более показательной величиной является к.п.д. Теоретически

эту величину определяют по количеству пыли в газе до и после

пылеуловителя. Практически этот вопрос осложняется следующи-

ми обстоятельствами:

1) из-за не совершенства методов замеров количество пыли,

о сажденной в пылеуловителе, всег да в той или иной степени не

балансируется с количеством пыли, рассчитанным по замерам за-

пыленности входящего и выходящего газа и количества очищае-

мого газа;

2) в каждом пылеуловителе могут быть подсосы воздуха или

утечки газа, что необходимо учитывать при подсчете к. п. д. пыле-

у ловителя.

Следует также иметь в виду, что пылеуловители различных

типов в разной степени улавливают различные по размеру частиц

фракции пыли. Например, большинство пылеуловителей более

полно улавливает крупные пылинки, чем мелкие.

Поэтому в некоторых случаях требуется знать не общий к. п.

д. пылеуловителя, а к. п. д. улавливания пыли различных фрак-

ций (фракционные к. п. д.).

То же самое можно сказать и относительно химического со-

става улавливаемых пылей. Поэтому в некоторых случаях требу-

ется знать к.п.д. пылеуловителя по тому или иному химическому

элементу или соединению (химический к.п.д.).

Для расчета степени улавливания пыли можно воспользовать -

ся любыми двумя величинами из следующих трех:

1) количеством пыли, содержащейся в газе на входе в пыле-

уловитель, равным произведению количества входящего (неочи-

щенного) газа V`0, м

/ч, отнесенного к нормальным условиям, на

его запыленность Z0, г/м

Обозначим эту величину через М1:

М1=V’0•Z1/1000 кг/ч;(1)

2) количеством пыли, содержащейся в газе на выходе из пы-

леуловителя, равным произведению количества выходящего (очи-

щенного) газа V’’0 (м

/ч) на его запыленность Z2, г/м

. Обозначим

эту величину через М2:

М2=V’’0•Z2/1000, кг/ч. (2)

3) количеством пыли, уловленной в пылеуловителе, опреде-

ленным взвешиванием. Обозначим эту величину М

, кг/ч.

Теоретически разность дв ух первых в еличин до лжна равнять-

ся третьей величине. Практически же это недостижимо, так как

определение каждой из них связано с теми или иными погрешно-

стями при замерах. Даже взвешивание пыли, уловленной в пыле-

уловителе, не всегда можно выполнить достаточно точно, так как

затруднительно выгрузить полно стью уловленную пыль из пыле-

уловителя, избежав, в частности, ее потерь при выгрузке.

При пользовании первым методом подсчета к. п. д. за исход-

ные приняты количества пыли, содержащейся на входе и выходе

из него. В этом случае к.п.д. пылеуловителя можно подсчитать по

формуле:

η1=(М1–М2)/М1, (3)

или, по дставляя ук азанные ранее значения для М1 и М2, получим:

η1= (Z1V`0–Z2V``0)/Z1V`0. (4)

Если объем газа изменяется вследствие подсоса воздуха, то

для подсчета к.п.д. при применении этого метода достат очно знат ь

величину подсоса.

Таким образом, при увеличении объема газа с V`0 до V``0 и

изменении содержания какого-либо газового компонента (напри-

мер, SО

) с C`so2 % до C``so2 % можно написать:

V`0Cso2 = V``0CSo

, (5)

так как при это общее количество SO

в газе не изменилось, а из-

менилась только его концентрация.

Отсюда находим, что

V``0/V`0=C`So

/C``So

. (6)

Подставляя найденные значения в формулу для определения

η1, получим:

η1= 1 – С`So

•Z2/C``So

•Z1. (7)

Задача 1. Газ перед пылеуловителем содержал Z1 (г/м

) пыли

и C`(%) СО

. После пылеуловителя в газе содержалось Z2 (г/м

)

пыли и C``(%) СО

. В пылеуловителе СО

не вступает ни в какие

реакции. Определить к.п.д. пылеуловителя.

№ п/п Z1 Z2 C` C``

1 2 3 4 5

1 10 1 7 5

2 12 1,4 8 7

Рассмотрим в т орой метод подс чета к.п.д. пылеу ловителя, когда

за исходные величины берут количества пыли, содержащейся в

газе на вх оде в пылеуловитель и уловленной в пылеуловителе; к.п.д.

пылеуловителя в этом случае будет равен:

ϕ2=1000М3/Z1V`0. (8)

При пользовании третьим методом подсчета к.п.д . пылеуло-

вителя за исходные величины берут количества пыли, уловлен-

ной в пылеуловителе и содержащейся в газе на выходе из пыле-

уловителя.

В этом случае к. п. д. пылеуловителя равен

ϕ3= М3/(М3 + 0,001 Z2 V`` 0). (9)

Из формул следует, что при применении первого метода мож-

но не знать абсолютного количества уловленной в пылеуловителе

пыли, а необ ходимо знать запыленность и количество газов на входе

в пылеуловитель и выходе из него. Если же известна степень раз-

бавления газов вследствие подсосов, то не требуется знать и коли-

чество поступающих в пылеуловитель и выходящих из него газов,

т.е. можно пользоваться формулой для определения j1. При пользо-

вании другими двумя методами нужно знать количество газа и его

запыленность только на входе в пылеуловитель или на выходе из

него, а также количество уловленной пыли М3.

Зада ча 2. При замерах за пыленности газа получены следующие

результа ты: запыленность газа на вх о де в пыле у ловитель Z1(г/м3);

ко личество газа, входящег о в пылеу ловитель, V`0 (м

/ч); содержание

СО

в этом газе С`СО

(%); запыленность газа на выходе из пыле уло-

вителя Z2 (г/м

Количество газа, выходящего из пылеуловителя, не замеря-

лось , но содержание в нем СО

со ставило С``СО

(6 %). Извест-

но, что в пылеуловителе никаких реакций, сопровождавшихся

выделением или поглощением СО

, не происходило. За некото-

рое время в аппарате уловлено М3 (кг) пыли. Требует ся, пользу-

ясь каждым из трех рассмотренных методов, определить к.п.д.

пылеуловителя.

1 2 3 4 5

3 9 1,8 9 6

4 11 2 6 3

5 13 2,1 10 7

Из трех описанных методов определение к. п. д. пылеулови-

теля следует считать для большинства практиче ских случаев наи-

более точным третий метод, когда за исходные величины берут

количество уловленной пыли и запыленность газа на выходе из

пылеуловителя. Это объясняется тем, что замеры запыленности

газа на входе в пылеуловитель связаны с возможностью наиболь-

ших ошибок. Пыль, содержащаяся в неочищенном газе, имеет, как

правило, в своем составе более крупные по размеру частицы фрак-

ции, чем в очищенном газе. В связи с этим, как известно, требует-

ся особо точно соблюдать все требования, предъявляемые методи-

кой замеров запыленности: равенство скоростей газа в газопроводе

и входном отверстии заборной трубки, ее точную установку и дру-

гие условия.

Крупная пыль может неравномерно распределяться по сече-

нию газопровода и оседать в канале заборной трубки.

Помимо степени улавливания пыли (к.п.д.), пользуются в

некоторых случаях коэффициентом уно са e, который определяют

по формуле: ε = 100 – η.

Коэффициент уноса представляет собой отношение количе-

ства пыли, уносимой газами из пылеуловителя, к количеству пыли,

поступающей за то же время в пылеуловитель.

Для задачи № 2 определить коэффициент уноса.

Лабораторная работа № 51 (4 часа)

Нахождение предельно допустимого выброса

и его минимальной высоты

Предельно допустимый нагретый выброс вредного вещества

в атмосферу ПДВ (г/с) из одиночного источника (трубы), при ко-

тором обе спечивает ся не превышающая ПДК концентрация его в

приземном слое воздуха, должен определяться по формуле:

№

п/п

Z1 Z2 V`o C` C``

Время работы

пылеу ловителя,

час

Кол-во

уловленной

пыли, кг

1 6 0,5 30000 5 3,6 3,5 508

2 8 1,1 32000 7 4 8 1230

3 5 0,3 12000 3 2 6 920

4 7 0,9 25000 4 3,1 5 804

5 4 0,3 21000 6 3,8 6,5 980

nmFA

TVНПДК

ПДВ

⋅⋅⋅

∆⋅⋅

.(1)

При этом концентрация вредного вещества в выбросах около

устья источника не должна превышать величины см.т (г/м

), оп-

ределяемой по формуле:

.т.м

ПДВ

, (2)

или, учитывая формулу (1),

т,м

nmFA

НПДК

∆

⋅⋅⋅

⋅

. (3)

Предельно допустимый холодный выброс вредного вещества

в атмосферу ПДВ из одиночного источника, при котором обеспе-

чиваются не превышающие ПДК концентрации вредных веществ

в приземном слое воздуха, должен определяться по формуле:

DnFA

НVНПДК8

ПДВ

⋅⋅⋅

⋅

. (4)

а максимально допустимая концентрация вредного вещества см.т

при выходе в атмосферу должна быть равна:

DnFA

ННПДК8

т.м

⋅⋅⋅

⋅

. (5)

Высот а одиночного источника выброса (трубы) Н, при кото-

рой обеспечивается не превышающее ПДК значение максималь-

ной приземной концентрации вредных веществ см.т, если уст а-

новлены величины М, ωо, V1, D и ∆T(°С ), определяется при

холодных и нагретых выбро сах по формулам (6) и (7):

4/3

ПДКV8

DMFА













⋅⋅

⋅⋅⋅

. (6)

Если вычисленной по формуле (6) величине Н соответствует

величина

2≥vm

м/с, то при найденном значении Н обеспечива-

ется требование:

ПДК≤cm . Если

2≤vm

м/с, то необходимо при

найденном значении Н определить величину n, а затем уточнить

величину Н.

Прогнозирование опасности

загрязнения окружающей среды

Масштабы заражения СДЯВ в зависимости от их физичес-

ких свойств и агрегатного состояния рассчитываются по первич-

ному и вторичному облаку, например:

! для сжиженных газов — отдельно по первичному и вто-

ричному облаку;

! для сжатых газов — только по первичному облаку;

! для ядовитых жидкостей, кипящих выше температуры ок-

ружающей среды, — только по вторичному облаку.

Исходными данными для прогнозирования масшт аба зара-

жения СДЯВ являются:

! общее количе ство СДЯВ на объекте и данные по размеще-

нию их запасов в емкостях и технологических трубопроводах;

! количество СДЯВ, выброшенных в атмосферу, и характер

их разлива на подстилающей поверхности («свободно», «в под-

дон» или «обваловку»);

! высота поддона или обваловки складских емкостей;

! метеорологические условия: температура воздуха, скорость

ветра на высоте 10 м (на высоте флюгера), степень вертикальной

устойчивости воздуха.

№

п/п

ПДК,

мг/м

/с

А F

∆T

Н, м D, м

1 0,3 0,6 240 1 120 60 1,8

2 0,002 1,1 200 2 100 100 1,4

3 0,006 0,23 160 2,5 88 132 1,6

4 0,012 0,06 120 3 230 110 1,1

5 0,35 0,14 240 1 210 120 0,9

6 0,001 0,28 200 2 200 90 0,8

7 0,003 0,04 160 2,5 140 140 2,4

8 0,015 0,43 120 3 160 150 2,2

9 0,001 0,30 240 1 150 75 0,5

10 0,04 0,52 120 2 80 82 0,8

При заблаговременном прогнозировании масштабов зараже-

ния на случай производственных аварий в качестве исходных дан-

ных реко мендуется принимать: за величину выброса С ДЯВ (Qo) —

его содержание в максимальной по объему е диничной емк ости (тех-

нологической, складской, транспортной и др.), метеорологичес-

кие условия — инверсия, скорость ветра — 1 м/с.

Для прогноза масштабов заражения непосредственно после

аварии должны браться конкретные данные о количе стве выбро-

шенного (разлившегося) СДЯВ и реальные метеоусловия.

Внешние границы зоны заражения СДЯВ рассчитываются по

поражающей токсодозе при ингаляционном воздействии на орга-

низм человека.

При расчетах принимаются следующие допущения:

– емк ости, содержащие СДЯВ, при авариях разрушаются пол-

ностью;

– толщина слоя жидко сти для СДЯВ (h), разлившаяся сво-

бодно на подстилающей поверхности, принимается равной 0,05 м

по всей площади разлива: для СДЯВ, разлившихся в поддон или

обваловку, определяется из соотношения:

h = H – 0,2,

где H — высота поддона (обвалования), м;

– предельное время пребывания людей в зоне заражения и

продолжительность сохранения неизменными метеорологических

условий (степени вертикальной устойчивости воздуха, направле-

ния и скорости ветра) составляют 4 часа. По истечении указанно-

го времени прогноз обваловки должен уточняться;

– при авариях на газо- и продуктопроводах величина выбро-

са СДЯВ принимается равной его максимальному количе ству, со-

держащемуся в трубопроводе между автоматическими отсекате-

лями, например, для аммиакопроводов — 275-500 т.

Термины и определения

Сильнодействующее ядовитое вещество (СДЯВ) — это

химическое вещество, применяемое в народнохозяйственных це-

лях, которое при выливе или выбро се может приводить к зараже-

нию воздуха с поражающими концентрациями.

Зона заражения — территория, зараженная СДЯВ в опас-

ных для жизни людей пределах. Она включает участок разлива

100

(выброса) СДЯВ и территорию, над которой распро ст ранились

пары этих веществ в поражающих концентрациях.

Под прогнозированием масштаба заражения СДЯВ пони-

мается определение глубины и площади зоны заражения СДЯВ.

Под аварией понимается нарушение технологических про-

цессов на производстве, повреждение трубопроводов, емкостей,

хранилищ, транспортных средств при осуществлении перевозок

и т.п., приводящие к выбросу СДЯВ в количествах, представляю-

щих опасность массового поражения людей и животных.

Под разрушением химиче ски опасного объекта след ует

понимать его состояние в результате катастроф и стихийных бе д-

ствий, приведших к полной разгерметизации всех емкостей и на-

рушению технологических коммуникаций.

Химически опасный объект народног о хозяйства — об ъект,

при аварии или разрушении которого могут произойти массовые

поражения людей, животных и растений сильнодействующими

ядовитыми веществами.

Первичное облако — облако СДЯВ, образующееся в резуль-

тате мгновенного (1–3 мин) перехода в атмосферу части содержи-

мого емкости со СДЯВ при ее разрушении.

Вторичное облако — облако СДЯВ, образующееся в ре-

зультате испарения разлившегося вещества с подстилающей по-

верхно сти.

Под поражающей токсодозой понимается наименьшее коли-

чество СДЯВ в единице об ъема зараженног о воздуха, кот орое может

вызвать ощутимый физиологический эффект за определенное время.

По д эквивалентным ко личеством сильно действ ующего ядо-

вито го вещества понимается такое количество хлора, масштаб за-

ражения кот орым при инверсии эквивалентен масштабу заражения

при данной степени вер тикальной устойчивости воздуха количеством

данного вещества, перешедшим в первичное (вт оричное) облако.

Площадь зоны фактического заражения СДЯВ — площадь

территории, зараженной СДЯВ в опасных для жизни пределах.

Площадь зоны возможного заражения СДЯВ — площадь

территории, в пределах которой под воздействием изменения на-

правления ветра может перемещаться облако СДЯВ.

Расчет глубины зоны заражения ведется с помощью данных,

приведенных в табл. зад. 1–5.

Значение глубины зоны заражения при аварийном выбросе

(разливе) СДЯВ определяется по табл. зад. 1 и 2 в зависимости от

количественных характеристик выбросов и скорости ветра.