Плахов А.М. Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

дить мероприятия по уменьшению отрицательного воздействия на ок-

ружающую природную среду. Автоматические газоанализаторы целе-

сообразно сочетать с дистанционными методами определения загряз-

няющих веществ. В основе большой группы этих методов лежит ис-

пользование различных параметров электромагнитного излучения. По

физическим принципам принято выделять два основных способа: изме-

рение излучения (собственного или вынужденного) исследуемых

ато-

мов и мо

лекул и измерение ослабления излучения от естественных или

искусственных источников при прохождении через вещество. При этом

линии спектра являются признаком атомов и молекул, и по ним произ-

водится идентификация вещественного состава. Интенсивность линий

служит мерой количества или концентрации вещества. Для контроля

чистоты атмосферы рекомендуются следующие методы:

•

электрохимические методы. Их достоинства: недороги, просты

в эксплуатации. Среди недостатков – невысокая стабильность электро-

лита и небольшой срок службы электролитического элемента. Методом

кулонометрии можно определить SO

, NO

, O

, Cl

; потенциометрии –

HF и пары кислот;

•

оптические методы, достоинством которых является быстрота,

надёжность в определении, возможность дистанционных измерений.

Недостатками методов является чувствительность оптики к вибрации,

отсутствие надёжной электронной схемы, конденсация загрязняющих

веществ на поверхности оптики приборов. Определяемые вещества: ме-

тодом жидкостной фотоколориметрии определяются SO

, NO

, O

, HF;

ленточной фотоколориметрии определяют SO

, CO, HF; оптико-

акустическим – СО; оптической спектрометрии – SO

, СО, NO

, O

; све-

топоглощения рассеивания – аэрозоли; пламенной фотометрии – SO

;

•

пламенно-ионизационный способ – для суммарного определе-

ния органических примесей (углеводородов). Основным его недостат-

ком является отсутствие селективности, в то время как существующие

санитарные нормы предусматривают индивидуальное определение ка-

ждого вещества.

Для изучения степени загрязнения окружающей среды малыми ко-

личествами химических веществ широко используются методы газовой

хроматографии. В этой области аналитического исследования

имеют

место значительные достижения: высокочувств

ительное детектирова-

ние, высокое разрешение, значительная быстрота в определении ве-

ществ.

Для обнаружения и идентификации следовых количеств паров химиче-

ских соединений в воздушной среде наряду с газовой хроматографией,

масс- и хромато-масс-спектроскопией используется метод анализа – га-

зовый электрофорез. Техника этого метода основана на отборе иссле-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

дуемого газа, содержащего пары анализируемых веществ, ионизации

этих веществ, разделении образовавшихся ионов по скорости их движе-

ния в дрейфовом газе под действием электрического поля и регистра-

ции разделённых ионов. Наряду с различными хроматографическими

методами применяются эмиссионно-спектральный и атомно-

адсорбционный спектральные анализы, обладающие высокой избира-

тельностью, инфракрасная и ультрафиолетовая спектрофотометрия.

Наиболее

универсальны

м из физических методов анализа является

масс-спектрометрический метод. Широкое применение имеет люми-

несцентный анализ как по своей высокой чувствительности, так и по

кругу решаемых задач. Одним из наиболее удобных и распространён-

ных методов анализа малых концентраций органических и неорганиче-

ских веществ является фотометрический метод. Наиболее широко для

исследования аэрозолей

применяется нейтронно-активационный ан

ализ

с использованием различных мониторов (компараторов).

Гигиенические основы нормирования содержания загрязняю-

щих веществ в атмосфере населённых пунктов

Возможность влияния атмосферных загрязнений на окружающую

среду и условия комфорта людей, возможность круглосуточного и дли-

тельного воздействия на население определили особенности принци-

пов, критериев и методов гигиенической оценки веществ в атмосфере

населённых мест. Нормирование допустимого содержания химических

факторов основано на представлении о наличии порогов в их действии.

При нормировании используют принцип

лими

тирующего показателя.

Согласно этому принципу, нормирование проводится по наиболее чув-

ствительному показателю. Например, если запах вещества ощущается

при концентрациях, которые не оказывают вредного влияния на чело-

века и окружающую среду, то нормирование производят с учётом поро-

га обонятельного ощущения. Если же вещество оказывает на объекты

окружающей среды (животных или растения)

вредное действие в

мень

ших концентрациях, чем на организм человека, то при нормирова-

нии исходят из действия вещества на природные объекты. Норматив-

ные величины ПДК были установлены по степени их осреднения: мгно-

венные, среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые. Обоснование

максимально разовой ПДК загрязняющих веществ осуществляется в

эксперименте с людьми, кратковременно (5÷20 мин.) вдыхающими воз

дух с содержанием малых ко

нцентраций изучаемого вещества, безопас-

ных для организма человека. Гарантией безопасности кратковременно

вдыхаемых концентраций являются существующие данные о токсично-

сти вещества, а также установленные ПДК этого вещества в воздухе ра-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

бочей зоны. Минимальная ощутимая концентрация для наиболее чувст-

вительных лиц принимается за пороговую концентрацию по обонятель-

ному ощущению. Установив её, приступают к поиску пороговых кон-

центраций по рефлекторным реакциям, возникающим при раздражении

рецептивных зон органов дыхания субсенсорными концентрациями ат-

мосферных загрязнений.

Для установления среднесуточных ПДК проводят токсикологиче-

ский эксперимент на животных

. Результаты, по

лученные в опытах на

животных, переносят на людей. Полученные данные свидетельствуют о

том, что при длительном воздействии малых концентраций загрязняю-

щих атмосферу веществ (в течение 3÷4 мес.) в организме животных

развиваются неспецифические изменения со стороны центральной

нервной системы, системы крови, ферментных систем, системы гормо-

нов.

Допустимые выбросы в атмосферу

Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу из различных про-

мышленных источников в виде газов или аэрозолей, вследствие диффу-

зии перемешиваются с чистым воздухом до полного рассеивания. Этот

процесс рассеивания вредных веществ в атмосфере достаточно хорошо

изучен, и коэффициенты разбавления примеси вредных веществ в атмо-

сфере могут быть рассчитаны с достаточной точностью для

всех вид

ов

источников и типичных метеорологических условий.

Предельно допустимый выброс (ПДВ, г/с) определяется (в г/с) как

произведение коэффициента метеорологического разбавления К

(м

/с)

на значение допустимой концентрации (ПДК, мг/м

) в атмосфере:

ПДВ = К

⋅ 10

-3

(ПДК – С

где С

– фоновая концентрация вещества, для которого определя-

ется ПДВ.

При расчёте ПДВ и К

учитывают следующие параметры:

•

характеристика источников выбросов (высокая одиночная тру-

ба, группа труб, объём и температура выбрасываемых из них газов,

низкие или наземные источники);

•

свойства выбрасываемой вредной примеси (осаждение на по-

верхность земли, период полураспада и период полувыведения примеси

из атмосферы, миграция по пищевым цепочкам);

•

метеорологические параметры атмосферы (скорость и направ-

ление ветра, повторяемость штилей, характер стратификации измене-

ния температуры с высотой, осадки;

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

• топографические особенности района (возвышенность или ни-

зина, водоёмы, растительность, застройка).

Кроме фоновых концентраций загрязняющих веществ, необходимо

учитывать возможные выбросы при развитии данного и строительстве

новых предприятий.

Если в воздухе населённых пунктов (городов, рабочих посёлков)

концентрации вредных веществ превышают предельно допустимые, а

ПДВ в настоящее время не может быть достигнут, вводится поэтапное

уменьшен

ие выбросов вредных веществ от действующих предприятий

до значений, соответствующих нормам качества воздуха или до полно-

го предотвращения выбросов. На каждом этапе до обеспечения ПДВ

устанавливают временно согласованные выбросы (ВСВ) вредных ве-

ществ на уровне выбросов предприятий с наиболее совершенной техно-

логией производства, аналогичных по мощности и технологическим

процессам. Значения

ВСВ выш

е расчётных значений ПДВ и допуска-

ются временно лишь для действующих предприятий. Для проектируе-

мых предприятий ВСВ не устанавливаются.

Расчёт приземных концентраций

Расчёт концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ,

содержащихся в выбросах предприятий, проводят в соответствии с дей-

ствующими нормативными документами (ГОСТ 17.2.3.02-78). Степень

опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наи-

большим рассчитанным значением концентрации, соответствующим

неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе опасной

скорости ветра. В зависимости от высоты Н устья источника выброса

вредного вещества

над уровн

ем земной поверхности указанный источ-

ник относится к одному из четырёх классов: высокие источники (Н > 50

м); источники средней высоты (Н = 10÷50 м); низкие источники (Н =

2÷10 м); наземные источники (Н < 2 м). Расчётами определяются разо-

вые концентрации, относящиеся к 20÷30 минутному интервалу осред-

нения. Наиболее детально разработан расчёт

загрязнения атмосфер

выбросами одиночного источника. Максимальное значение приземной

концентрации вредного вещества С

(мг/м

) при выбросе газо-

воздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем

достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на рас-

стоянии Х

(м) от источника и определяется по формуле

= АМF⋅m⋅n⋅η

/ H

Δ ,

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратифи-

кации атмосферы;

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания

веществ;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси из

устья;

Н – высота источника выброса, м; для приземных источников Н =

2 м;

η – коэффициент, учитывающий рельеф местности, обычно η = 1;

ΔТ – разность температур между выбрасываемой смесью и окру-

жающей

средой;

– расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле

= (πD

/ 4) W

где D – диаметр устья источника выброса, м;

– средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья ис-

точника выброса, м/с.

Расстояние от источника выброса Х

(м), на котором приземная

концентрация С (мг/м

) при неблагоприятных метеорологических усло-

виях достигает максимального значения С

(мг/м

), определяется по

формуле

= (5 – F/4) d⋅H,

где D – коэффициент, специально определяемый по методикам

расчёта.

Санитарно-защитная зона

Санитарными нормами проектирования промышленных предпри-

ятий установлено, что предприятия, являющиеся источниками выделе-

ния вредных и неприятно пахнущих веществ в окружающую среду,

следует отделять от жилой застройки санитарно защитными зонами.

Санитарно-защитной зоной (СЗЗ) следует считать пространство между

промышленной площадкой, на границе которой должны соблюдаться

концентрации, не превышающие 0,3 ПДК вредных веществ для

воздуха

рабочей зоны, и границей, на которой обеспечивается соблюдение ПДК

вредных веществ в атмосфер

ном воздухе населённых мест.

Границы санитарно-защитной зоны устанавливают:

•

от источников сосредоточенных выбросов – труб, шахт;

•

от источников рассредоточенных выбросов – аэрационных фо-

нарей зданий, низких труб на зданиях;

•

от мест загрузки и разгрузки сырья или открытых складов;

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

• от мест открытого хранения жидких и твёрдых отходов, золо-

отвалов.

При установлении границ санитарно-защитной зоны нужно исхо-

дить из того, что границы этих зон устанавливают при одном источнике

выброса – непосредственно от этого источника; при группе источников,

сводящихся в одну точку (центр их группирования), – от этой точки

(центра); при группировании

рассредоточенных по территории пред-

приятия источников (не свод

ящихся в одну точку) – от точки, от кото-

рой производится расчёт суммарной концентрации вредных веществ.

СЗЗ не может рассматриваться как резервная зона предприятия и

использоваться для расширения промышленной площадки. Вместе с

тем эта зона не может служить и территорией перспективного развития

жилой застройки населённого

пункта. В качеств

е дополнительной меры

обеспечения безопасности населения для уменьшения числа подвергае-

мых действию вредных химических веществ людей специальными ре-

шениями устанавливаются зоны разрыва между промышленными пло-

щадки предприятий с особоопасными выбросами и крупными населён-

ными пунктами. Такое же решение может приниматься и для предпри-

ятий, на которых имеется определённая

вероятность загрязнения ср

еды

при авариях, т.е. предприятий с повышенным экологическим риском.

Мероприятия по защите воздушного бассейна

на промышленных предприятиях

При эксплуатации предприятий чистоту воздушного бассейна в со-

ответствии с требованиями “Санитарных норм проектирования про-

мышленных предприятий” можно поддерживать следующим комплек-

сом мероприятий:

•

применением эффективных очистных аппаратов (оборудова-

ния) и сооружений;

•

соблюдением при эксплуатации принятых в проектах регла-

ментов работы очистных сооружений, постоянного контроля за их ра-

ботой; сохранением чистоты воздушного бассейна при ремонте очист-

ных сооружений, труб, шахт, аэрационных фонарей с указанием сезо-

нов и очередности ремонта;

•

снижением выбросов вредных химических веществ и предот-

вращением залповых выбросов при особоопасных метеорологических

условиях, переходом на более качественное сырьё и топливо (с мень-

шими выделениями вредных химических веществ в атмосферу);

•

сокращением наиболее вредных производств.

Одним из основных способов снижения воздействия промышлен-

ного производства на воздушную среду является повышение эффектив-

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

ности очистки и обезвреживания воздушных выбросов. Существуют

различные схемы классификации процессов очистки и обезвреживания

выбросов в воздушную среду. Рассмотрим процессы пылеочистки и

очистку выбросов от газообразных компонентов.

Пылеулавливание. Пылеулавливанием называются операции

улавливания пыли в местах её выделения и скопления посредством ме-

стных отсосов вытяжной вентиляционной системы (зонтов, рукавов,

кожухов, вытяжных шкафов) с последующей очисткой запылённого

воздуха (газов) в аппаратах - пылеуловителях. Очищенный от пыли

воздух (газы) выбрасывается в атмосферу, подвергается дальнейшей

очистке от газовых составляющих либо снова направляется полностью

или части

чно в технологический процесс для повторного использова-

ния.

Существуют две основные системы пылеулавливания: технологи-

ческая и санитарная. Первая предназначена для очистки от пыли возду-

ха или газов, используемых для технологических целей (например,

пневмотранспорт), вторая – для защиты воздушного бассейна от загряз-

нения вредными химическими веществами, радионуклидами, биологи-

чески активными соединениями.

Эффективность

пылеулавливания характеризуют общим и фракци-

онным показателями степ

ени очистки воздуха (газов) от пыли. Общий

показатель эффективности пылеулавливания η

характеризует этот про-

цесс без учёта крупности улавливаемой пыли:

= G

/ G

где G

– количество пыли, находящейся в воздухе (газе), посту-

пающем на очистное сооружение;

– количество осаждённой пыли.

Фракционный показатель эффективности пылеулавливания η

ха-

рактеризует процесс улавливания пыли заданной крупности:

= [α - β(1-η

)] / α,

где α – количество пыли заданной крупности, находящейся в

воздухе (газе) до очистке, %;

β – количество пыли той же крупности, оставшейся в воздухе (газе)

после очистного устройства (аппарата), %.

Современные аппараты обеспыливания воздуха (газов) можно под-

разделить на четыре группы:

Механические обеспыливающие устройства, в которых пыль

отделяется под действием сил тяжести, инерции, центробежной силы.

Мокрые, или гидравлические аппараты, в которых твёрдые

частицы улавливаются жидкостью.

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

3. Пористые фильтры, на которых оседают частицы пыли.

Электрофильтры. В них частицы осаждаются в неоднород-

ном электрическом поле высокой напряжённости.

Механический (сухой) способ реализуется через следующие воз-

действия и соответствующие аппараты:

•

осаждение частиц пыли под действием гравитационного поля

Земли из медленно движущегося потока воздуха (газов);

аппараты – пылеосадительные камеры;

•

концентрации пыли в ограниченной части потока воздуха под

действием сил инерции движущихся частиц пыли;

аппараты – инерционные жалюзийные пылеуловители, ротоклоны;

•

осаждение частиц пыли под действием центробежной силы из

потока воздуха, совершающего вращательное движение;

аппараты – центробежные пылеуловители (простые и батарейные

циклоны).

Механический (мокрый) способ реализуется следующим образом:

•

смачивание частиц пыли водой и осаждение их из воздушного

потока;

аппараты – мокрые циклоны и циклоны – промыватели; цен-

тробежные скрубберы; плёночные пылеуловители, скрубберы с на-

садкой;

•

фильтрование запылённого воздуха через слой воды и пены;

аппараты – пылевые водяные и пенные фильтры.

Фильтрационный сухой способ реализуется следующим образом:

•

ситовой эффект, адгезионные процессы, физико-химическое

взаимодействие частиц осаждаемой примеси;

аппараты – зернистые загрузки, тканевые фильтры, сетки, волокни-

стые фильтры.

Электрический способ реализуется через:

•

заряжение частиц пыли отрицательными электрическими за-

рядами и осаждение их на положительно заряженных электродах;

аппараты – электростатические пылеосадители (сухие и мокрые) –

электрофильтры.

Основным достоинством большинства аппаратов сухой механиче-

ской очистки является простота конструкции, что позволяет изготавли-

вать их непосредственно на промышленных предприятиях по типовым

чертежам. Кроме того, циклоны – наиболее распространённые из аппа

ратов этой группы – очень ком

пактны, что обусловливает значительное

снижение стоимости пылеулавливающих установок. Аппараты сухой

механической очистки применяются как самостоятельные пылеулавли-

вающие установки при входной запылённости воздуха (газов) до 2÷3

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

г/м

. При большей входной запылённости оборудование этого типа

обычно не обеспечивает требуемой степени очистки. В этом случае их

применяют в качестве первой ступени очистки для снижения входной

запылённости перед аппаратами второй ступени – более тонкой очист-

ки. Аппараты механической сухой очистки нельзя применять для очи-

стки сильно увлажнённых пылегазовых смесей, поскольку в

этом слу-

чае откладывается влажн

ая слипающаяся пыль, трудно удаляемая из

аппаратов.

Аппараты мокрой механической очистки можно использовать од-

новременно для охлаждения газов (воздуха), пылеулавливания и по-

глощения (абсорбции) некоторых газов, содержащихся в очищаемом

воздухе, что позволяет сократить число очистного оборудования и сни-

зить стоимость пылегазоочистки. При пылеулавливании, особенно при

очистке вентиляционных

выбросов, в кач

естве орошающей жидкости

используют воду. В некоторых типах аппаратов, относящихся к этой

группе, воду можно использовать многократно без предварительного её

осветления. Аппараты мокрой очистки могут обеспечить надёжную и

эффективную работу при очистке, как высокотемпературных пылегазо-

вых смесей, так и смесей, насыщенных водяными парами. При этом

процессы конденсации водяных

паров, вызывающие большие загрязне-

ния в апп

аратах других типов, в мокрых пылеуловителях могут улуч-

шить пылеулавливание. В зависимости от затрат энергии на очистку

оборудование мокрой очистки может применяться для улавливания пы-

ли различного дисперсионного состава. При соответствующих затратах

энергии на очистку некоторые типы скоростных газопромывателей в

состоянии обеспечить такую же степень

очистки, как тканевые фи

льтры

и электростатические пылеосадители (электрофильтры) при улавлива-

нии высокодисперсной пыли. Аппараты ударно-инерционного действия

и скоростные газопромыватели по сравнению с тканевыми фильтрами и

электрофильтрами такой же производительности по очищаемым газам

имеют небольшие размеры, что позволяет в случае их применения

уменьшить стоимость пылеулавливающего оборудования. Это преиму-

щество мокрой

очистки в значительной мер

е снижается, если возникает

необходимость в специальной обработке орошаемой жидкости.

К аппаратам фильтрационной очистки относятся тканевые, зерни-

стые, волокнистые и другие типы фильтров. Основным достоинством

аппаратов этой группы является возможность достижения 99%-й степе-

ни очистки отходящих газов (воздуха). При этом запылённость воздуха

(газов), прошедшего очистку, составляет не

более 50 мг/м

. В наиболее

высокоэффективных аппаратах – тонковолокнистых фильтрах – можно

проводить очень тонкую очистку, улавливая высокодисперсные пыли и

аэрозоли. Однако для фильтрационной очистки промышленных газов

Плахов А.М.«Безопасность жизнедеятельности»,

учебное пособие, 2000 г

или воздуха с входной запылённостью более 0,1÷0,2 г/м

применяют

тканевые рукавные фильтры. Это связано с тем, что уловленную пыль с

фильтрующего материала можно удалять (регенерировать фильтр)

лишь для тканевых фильтров и, в некоторых случаях, в зерновых на-

сыпных и слоевых фильтрах.

Широкому применению тканевых рукавных фильтров в промыш-

ленности способствуют замена естественных фильтровальных материа-

лов (шерстяных и хлопчатобумажных)

синтетическими, имеющими

значительно больший срок службы, большую термостойкость и мень-

шую влагоёмкость, а та

кже разработка фильтров с полностью автомати-

зированными механизмами регенерации рукавов. Для нормальной ра-

боты фильтров надо обеспечивать низкие скорости фильтрации, поэто-

му размеры фильтрационных установок и требуемые для их размеще-

ния площади значительно больше, чем для установок сухой

и мокрой

механической очистки. Это о

бстоятельство обусловливает увеличение

стоимости аппаратов фильтрационной очистки.

В группу аппаратов электрической очистки включены электроста-

тические осадители различного типа, традиционно называемые элек-

трофильтрами. Их применяют благодаря возможности достижения в

них высокой степени очистки газов при улавливании высокодисперс-

ных пылей, аэрозолей и туманов. Эти агрегаты можно легко

автомати-

зировать, очистка газов в них при этом не требует больши

х энергоза-

трат. Низкие энергозатраты на очистку газов (воздуха) связаны с тем,

что гидравлическое сопротивление электрофильтра не превышает 200

Па. Это значительно меньше, чем у других высокоэффективных пыле-

уловителей, затраты энергии на создание электрического поля при этом

также незначительны и не превышают

0,5 кВт⋅ч на 1000 м

очищенных

газов. Скорость газов в активном сечении электрофильтра должна быть

не более 1÷2 м/с. Это обусловливает большие размеры и высокую

стоимость аппаратов электрической очистки. Сравнение электрофильт-

ров с аппаратами других типов, обеспечивающими такую же степень

очистки, показывает, что электрофильтры экономически целесообразно

применять при очистке газов, количество которых составляет более 100

тыс. м

/ч (с увеличением производительности удельные капитальные

затраты на электрическую очистку снижаются). Кроме высокой стои-

мости, к недостаткам электрических осадителей относятся: снижение

степени очистки при изменениях параметров очищаемых газов (возду-

ха), например при увеличении количества или входной запылённости

газов; высокая чувствительность процесса электрической очистки к

точности изготовления и монтажа основных элементов

электрофильтра

и, прежде всего, корпуса электрофильтра, коронирующих и осади

тель-

ных электродов. Целесообразность применения того или иного типа