Файл: Учебное пособие для практических занятий Екатеринбург 2022 г.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 330
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В связи с этим и промышленные выбросы в атмосферу отличаются своей многокомпонентностью и содержат оксиды серы, фтористые соединения, аммиак, оксид азота, пыль суперфосфата и апатита, фосфорный ангидрит, аэрозоли аммиачной селитры.
На современных химических предприятиях производства неорганической химии размещаются на одной территории с производствами по получению многих органических продуктов, таких как средства защиты растений, винилхлорид и поливинилхлорид, поверхностно-активные вещества, красители, лаки, фармацевтические препараты и т.д.
Переработка нефти на нефтеперерабатывающих производствах включает ее подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.
*Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удаление из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу.
*Первичная переработка нефти (первичные процессы) заключаются в разделении ее на отдельные фракции, каждая из которых представляет смесь углеводородов. Первичная переработка является физическим процессом и не затрагивает химической природы и строения содержащихся в нефти соединений. Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти. В процессе первичной переработки нефти в атмосферу выделяются углеводороды, сероводород. Попадание этих веществ в атмосферу связано с выделением (испарением) с установок первичной переработки нефти. Кроме того, в результате горения топлива в технологических печах образуется диоксид углерода, оксиды азота, по причине незавершенного горения топлива – оксид углерода.
*Вторичная нефтепереработка представляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных методом прямой гонки. Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащихся в нефтепродуктах углеводородов и изменением их природы, то есть являются химическими процессами. В результате атмосферной перегонки остается мазут. Вторичные процессы переработки нефти поставляют в окружающую среду основное количество загрязнителей: углеводородов, оксида углерода, диоксида углерода, различных сернистых соединений, оксидов азота, твердых веществ, диоксида серы и сероводорода.
Целлюлозно-бумажная промышленность.
Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов, бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др. В зависимости от того, в каком растворе варят щепу, различают сульфитный и сульфатный методы производства целлюлозы. Если в растворе сернистой кислоты или сернистокислого кальция (гидросульфита кальция), то это сульфитный способ варки. Но на многих комбинатах целлюлозу варят со щелочами – получают сульфатную целлюлозу.
Больше всего загрязняют атмосферный воздух предприятия, производящие целлюлозу по сульфатному способу. Основная причина выделения вредных газовых соединений – это использование в технологическом процессе сульфида натрия, что приводит к образованию серосодержащих соединений – сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида, диметилдисульфида, а также пыли, диоксида серы, метанола, скипидара, оксида углерода.
Сульфитно–целлюлозное производство загрязняет атмосферу меньше. Главным загрязнителем атмосферы здесь является сернистый ангидрид, который используется для приготовления варочной кислоты.
С загрязнением атмосферы связаны процессы отбелки как сульфитной, так и сульфатной целлюлозы. Причина – применение для отбелки целлюлозы газообразного хлора и диоксида хлора. При получении хлора и двуокиси хлора образуются такие токсические соединения, как хлористый водород, пары ртути, сернистый ангидрид, щелочные аэрозоли.
Процесс добычи углей сопровождается пылевыми и газовыми выбросами.
При подземной добыче угля основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются газопылевые выбросы из горных выработок и газопылевые выделения из породных отвалов.
Например, добыча 2 млрд т угля сопровождается выделением 27 млрд м3 метана и 16 млрд м3 диоксида углерода. Из подземных горных выработок шахт в атмосферу земли ежегодно поступает около 0,2 млн т пыли.
Открытая разработка углей сопровождается ещѐ более интенсивным загрязнением окружающей среды в результате машинного разрушения пород бурения скважин, транспортировки угля, эрозии поверхности отвалов.
Например, бурение взрывных скважин ведет к выбросу пыли от 30 до 120 мг/с при пылеулавливании и до 2 200 мг/с без пылеулавливания: при технологическом взрыве в воздух выбрасывается на значительную высоту до 100-200 т пыли.
Строительная индустрия производит множество различных материалов: цементов, вяжущих материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительной керамики и др. материалов.
Наиболее сильно загрязняют воздух цементные, асбестоцементные, известковые предприятия, а также керамзитобетонные заводы.
Вредные вещества при производстве извести, цемента, гипса выделяются из обжиговых печей, сушильных барабанов различных видов, реакторов гашения извести и т. д.
Источниками выбросов загрязняющих веществ при производстве стекла и керамических изделий являются дробильно-размольное оборудование, сушильные машины, стекловаренные печи и т. д.
При производстве асфальта вредные вещества выделяют битумно-плавильные агрегаты, сортировочные машины, сушильные агрегаты, смесители и т. д.
Вокруг заводов, производящих цемент, асбест, гипс и другие строительные материалы образуются зоны максимального загрязнения окружающей среды радиусом до 2 км с повышенным содержанием в воздухе пыли и частиц цемента, асбеста, кварца и других вредных веществ.
В деревообрабатывающих цехах в процессах раскроя пиломатериалов на заготовки и рейки, в цехах по изготовлению оконных и дверных блоков, дверей, досок пола, паркета, плинтусов, заготовок мебели и др. выделяется древесная пыль. Источниками выделения древесной пыли являются циркульные пилы, торцовочные станки, станки фуговальные, рейсмусовые, сверлильные, фрезерные, строгальные, шипорезные, шлифовальные и др.
В производстве древесностружечных плит при изготовлении и сортировке щепы, изготовлении стружки, при механической обработке плит (обрезка, шлифование, раскрой) выделяются отходы древесины, в т. ч. древесная пыль. В процессе пропитки стружки смолой, горячего прессования, охлаждения, выдержки плит выделяются вредные парогазовоздушные смеси из расходуемых смолосодержащих материалов, содержащих формальдегид и фенол.
На всех этапах технологического процесса производства фанеры происходит выделение таких загрязняющих веществ как: пыль, фенол, формальдегид, аммиак.
При механической обработке древесины в производстве мебели (раскрой пиломатериалов на заготовки, сверление, строгание, фрезерование, шлифование и др.) образуется значительное количество стружки, опилок, древесной пыли.
Кроме того в воздушную среду попадает целый комплекс веществ, содержащихся в лакокрасочных материалах, растворителях, клеевых композициях, смолах. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются окрасочные камеры, пульверизационные кабины, лаконаливные машины, сушильные камеры, стеллажи для хранения готовой продукции и другое оборудование. В процессах намазки и фанерования натурального и синтетического шпона применяются карбамидоформальдегидные смолы, поэтому в атмосферный воздух попадает формальдегид.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Концентрация атмосферных загрязнений зависит от ряда факторов:
Величина выброса
Высота выброса
Расстояние от источника выброса
Метеорологические условия
Рельеф местности
Направление, скорость ветра
Атмосферное давление
Температурная инверсия, стратификация
Солнечная радиация, облачность, туманы, осадки
Планировка улиц
Высота зданий
Тип жилой застройки
Зеленые насаждения
Чем больше выброс в единицу времени, тем больше выбрасываемых веществ поступает в воздушный поток и, следовательно, в нем создается большая концентрация загрязнений. В большой степени выброс зависит от интенсивности работы предприятия, режима эксплуатации, наличия очистных сооружений, эффективности их работы, метеорологических факторов (направление и скорость ветра, температурная стратификация атмосферы и влажность воздуха).
При одинаковом абсолютном выбросе степень загрязнения атмосферного воздуха в населенных пунктах может значительно изменяться в зависимости от высоты выброса. чем выше источник выброса, тем больше сечение дымового факела в точке
Большое значение в формировании загрязнения воздушного бассейна в городе имеет направление ветра.
При относительно равномерном размещении промышленных объектов на территории населенного пункта зона повышенного содержания ингредиентов смещается в подветренную сторону. Строительство промышленных объектов даже за чертой города по отношению к жилым кварталам без учета розы ветров может привести к тому, что выбросы будут переноситься в сторону города. Поэтому промышленные объекты необходимо размещать в подветренном направлении, исключающем возможность создания неблагоприятной экологической ситуации.
Скорость ветра. Наибольшая концентрация примесей в приземном слое атмосферного воздуха образуется при определенной скорости ветра, которую называют опасной. В местах, где преобладают низкие холодные выбросы промышленных предприятий, наивысшие концентрации можно ожидать при скоростях ветра 1–2 м/ сек. В районах размещения промышленных предприятий с высокими трубами и горячими выбросами высокие концентрации будут наблюдаться при скоростях 4–7м/сек. В современных промышленных центрах обычно имеется два пика подъема концентраций в зависимости от скорости ветра. Первый характерен для низких выбросов в связи с выхлопными газами автотранспорта, а второй – для высоких за счет выбросов крупных промышленных предприятий. Высокие концентрации наблюдаются и при ослаблении ветра до штиля.
Следующим фактором, который играет определенную роль в рассеивании примесей в атмосферном воздухе, является температурная стратификация, или распределение температуры по высоте. Атмосфера – это термодинамическая система, в которой вертикальное перемещение воздушных масс при определенных условиях может рассматриваться как адиабатический процесс. При этом каждая масса, поднимающаяся вверх, будет охлаждаться, а опускаясь, нагреваться. Во время подъема массы воздуха атмосферное давление уменьшается, объем массы воздуха увеличивается, а температура снижается. Во время опускания массы воздуха ее объем уменьшается, а температура повышается. Изменение температуры воздуха на каждые 100 м подъема, выраженной в градусах Цельсия, называется вертикальным температурным градиентом. В летний период она приближается к 1°С, а в холодный – снижается до десятых долей и минусовых величин. Когда с увеличением высоты температура повышается, градиент температуры отрицательный и атмосферные условия определяются как
На современных химических предприятиях производства неорганической химии размещаются на одной территории с производствами по получению многих органических продуктов, таких как средства защиты растений, винилхлорид и поливинилхлорид, поверхностно-активные вещества, красители, лаки, фармацевтические препараты и т.д.
Переработка нефти на нефтеперерабатывающих производствах включает ее подготовку и процессы первичной и вторичной переработки.
*Подготовка извлеченной из недр нефти ставит целью удаление из нее механических примесей, растворенных солей и воды и стабилизацию по составу.
*Первичная переработка нефти (первичные процессы) заключаются в разделении ее на отдельные фракции, каждая из которых представляет смесь углеводородов. Первичная переработка является физическим процессом и не затрагивает химической природы и строения содержащихся в нефти соединений. Важнейшим из первичных процессов является прямая гонка нефти. В процессе первичной переработки нефти в атмосферу выделяются углеводороды, сероводород. Попадание этих веществ в атмосферу связано с выделением (испарением) с установок первичной переработки нефти. Кроме того, в результате горения топлива в технологических печах образуется диоксид углерода, оксиды азота, по причине незавершенного горения топлива – оксид углерода.
*Вторичная нефтепереработка представляет собой разнообразные процессы переработки нефтепродуктов, полученных методом прямой гонки. Эти процессы сопровождаются деструктивными превращениями содержащихся в нефтепродуктах углеводородов и изменением их природы, то есть являются химическими процессами. В результате атмосферной перегонки остается мазут. Вторичные процессы переработки нефти поставляют в окружающую среду основное количество загрязнителей: углеводородов, оксида углерода, диоксида углерода, различных сернистых соединений, оксидов азота, твердых веществ, диоксида серы и сероводорода.
Целлюлозно-бумажная промышленность.
Продукцией целлюлозно-бумажной промышленности являются различные виды волокнистых полуфабрикатов, бумага, картон и изделия из них. Побочные продукты отрасли: кормовые дрожжи, канифоль, скипидар, жирные кислоты и др. В зависимости от того, в каком растворе варят щепу, различают сульфитный и сульфатный методы производства целлюлозы. Если в растворе сернистой кислоты или сернистокислого кальция (гидросульфита кальция), то это сульфитный способ варки. Но на многих комбинатах целлюлозу варят со щелочами – получают сульфатную целлюлозу.
Больше всего загрязняют атмосферный воздух предприятия, производящие целлюлозу по сульфатному способу. Основная причина выделения вредных газовых соединений – это использование в технологическом процессе сульфида натрия, что приводит к образованию серосодержащих соединений – сероводорода, метилмеркаптана, диметилсульфида, диметилдисульфида, а также пыли, диоксида серы, метанола, скипидара, оксида углерода.
Сульфитно–целлюлозное производство загрязняет атмосферу меньше. Главным загрязнителем атмосферы здесь является сернистый ангидрид, который используется для приготовления варочной кислоты.
С загрязнением атмосферы связаны процессы отбелки как сульфитной, так и сульфатной целлюлозы. Причина – применение для отбелки целлюлозы газообразного хлора и диоксида хлора. При получении хлора и двуокиси хлора образуются такие токсические соединения, как хлористый водород, пары ртути, сернистый ангидрид, щелочные аэрозоли.
Процесс добычи углей сопровождается пылевыми и газовыми выбросами.
При подземной добыче угля основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются газопылевые выбросы из горных выработок и газопылевые выделения из породных отвалов.
Например, добыча 2 млрд т угля сопровождается выделением 27 млрд м3 метана и 16 млрд м3 диоксида углерода. Из подземных горных выработок шахт в атмосферу земли ежегодно поступает около 0,2 млн т пыли.
Открытая разработка углей сопровождается ещѐ более интенсивным загрязнением окружающей среды в результате машинного разрушения пород бурения скважин, транспортировки угля, эрозии поверхности отвалов.
Например, бурение взрывных скважин ведет к выбросу пыли от 30 до 120 мг/с при пылеулавливании и до 2 200 мг/с без пылеулавливания: при технологическом взрыве в воздух выбрасывается на значительную высоту до 100-200 т пыли.
Строительная индустрия производит множество различных материалов: цементов, вяжущих материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительной керамики и др. материалов.
Наиболее сильно загрязняют воздух цементные, асбестоцементные, известковые предприятия, а также керамзитобетонные заводы.
Вредные вещества при производстве извести, цемента, гипса выделяются из обжиговых печей, сушильных барабанов различных видов, реакторов гашения извести и т. д.
Источниками выбросов загрязняющих веществ при производстве стекла и керамических изделий являются дробильно-размольное оборудование, сушильные машины, стекловаренные печи и т. д.
При производстве асфальта вредные вещества выделяют битумно-плавильные агрегаты, сортировочные машины, сушильные агрегаты, смесители и т. д.
Вокруг заводов, производящих цемент, асбест, гипс и другие строительные материалы образуются зоны максимального загрязнения окружающей среды радиусом до 2 км с повышенным содержанием в воздухе пыли и частиц цемента, асбеста, кварца и других вредных веществ.
В деревообрабатывающих цехах в процессах раскроя пиломатериалов на заготовки и рейки, в цехах по изготовлению оконных и дверных блоков, дверей, досок пола, паркета, плинтусов, заготовок мебели и др. выделяется древесная пыль. Источниками выделения древесной пыли являются циркульные пилы, торцовочные станки, станки фуговальные, рейсмусовые, сверлильные, фрезерные, строгальные, шипорезные, шлифовальные и др.
В производстве древесностружечных плит при изготовлении и сортировке щепы, изготовлении стружки, при механической обработке плит (обрезка, шлифование, раскрой) выделяются отходы древесины, в т. ч. древесная пыль. В процессе пропитки стружки смолой, горячего прессования, охлаждения, выдержки плит выделяются вредные парогазовоздушные смеси из расходуемых смолосодержащих материалов, содержащих формальдегид и фенол.
На всех этапах технологического процесса производства фанеры происходит выделение таких загрязняющих веществ как: пыль, фенол, формальдегид, аммиак.
При механической обработке древесины в производстве мебели (раскрой пиломатериалов на заготовки, сверление, строгание, фрезерование, шлифование и др.) образуется значительное количество стружки, опилок, древесной пыли.
Кроме того в воздушную среду попадает целый комплекс веществ, содержащихся в лакокрасочных материалах, растворителях, клеевых композициях, смолах. Основными источниками выделения загрязняющих веществ являются окрасочные камеры, пульверизационные кабины, лаконаливные машины, сушильные камеры, стеллажи для хранения готовой продукции и другое оборудование. В процессах намазки и фанерования натурального и синтетического шпона применяются карбамидоформальдегидные смолы, поэтому в атмосферный воздух попадает формальдегид.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Концентрация атмосферных загрязнений зависит от ряда факторов:
Величина выброса
Высота выброса
Расстояние от источника выброса
Метеорологические условия
Рельеф местности
Направление, скорость ветра
Атмосферное давление
Температурная инверсия, стратификация
Солнечная радиация, облачность, туманы, осадки
Планировка улиц
Высота зданий
Тип жилой застройки
Зеленые насаждения
Чем больше выброс в единицу времени, тем больше выбрасываемых веществ поступает в воздушный поток и, следовательно, в нем создается большая концентрация загрязнений. В большой степени выброс зависит от интенсивности работы предприятия, режима эксплуатации, наличия очистных сооружений, эффективности их работы, метеорологических факторов (направление и скорость ветра, температурная стратификация атмосферы и влажность воздуха).
При одинаковом абсолютном выбросе степень загрязнения атмосферного воздуха в населенных пунктах может значительно изменяться в зависимости от высоты выброса. чем выше источник выброса, тем больше сечение дымового факела в точке
Большое значение в формировании загрязнения воздушного бассейна в городе имеет направление ветра.
При относительно равномерном размещении промышленных объектов на территории населенного пункта зона повышенного содержания ингредиентов смещается в подветренную сторону. Строительство промышленных объектов даже за чертой города по отношению к жилым кварталам без учета розы ветров может привести к тому, что выбросы будут переноситься в сторону города. Поэтому промышленные объекты необходимо размещать в подветренном направлении, исключающем возможность создания неблагоприятной экологической ситуации.
Скорость ветра. Наибольшая концентрация примесей в приземном слое атмосферного воздуха образуется при определенной скорости ветра, которую называют опасной. В местах, где преобладают низкие холодные выбросы промышленных предприятий, наивысшие концентрации можно ожидать при скоростях ветра 1–2 м/ сек. В районах размещения промышленных предприятий с высокими трубами и горячими выбросами высокие концентрации будут наблюдаться при скоростях 4–7м/сек. В современных промышленных центрах обычно имеется два пика подъема концентраций в зависимости от скорости ветра. Первый характерен для низких выбросов в связи с выхлопными газами автотранспорта, а второй – для высоких за счет выбросов крупных промышленных предприятий. Высокие концентрации наблюдаются и при ослаблении ветра до штиля.
Следующим фактором, который играет определенную роль в рассеивании примесей в атмосферном воздухе, является температурная стратификация, или распределение температуры по высоте. Атмосфера – это термодинамическая система, в которой вертикальное перемещение воздушных масс при определенных условиях может рассматриваться как адиабатический процесс. При этом каждая масса, поднимающаяся вверх, будет охлаждаться, а опускаясь, нагреваться. Во время подъема массы воздуха атмосферное давление уменьшается, объем массы воздуха увеличивается, а температура снижается. Во время опускания массы воздуха ее объем уменьшается, а температура повышается. Изменение температуры воздуха на каждые 100 м подъема, выраженной в градусах Цельсия, называется вертикальным температурным градиентом. В летний период она приближается к 1°С, а в холодный – снижается до десятых долей и минусовых величин. Когда с увеличением высоты температура повышается, градиент температуры отрицательный и атмосферные условия определяются как