ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 572
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Күкірт тотықтарының пайда болуы және олардың көздері
Жылу электр станцияларының түтін газдарындағы күкірт оксидтерінің қасиеттері
Күкірт оксидінің пайда болу шарты
2 Күкірт қосылыстарыңың қоршаған ортаға әсері
ЖЭС-ның технологиялық құрылымы
Түтін газдарын күкірт оксидтерінен тазарту әдістері
Жылу электр станцияларының қоршаған ортаға әсерін төмендететін шаралар.
Күкірт оксиді шығарындыларының төмендеуін жалпы бағалау
Газсыздандыру әдістерінің жіктелуі
Натрий және аммоний тұздарының ерітінділерін қолдануға негізделген әдістер
Күкірт оксидтерінен түтін газдардың тазарту әдістері
Электр станциясында күкірт оксидтерін жинау әдістері
Аммиак-сульфат технологиясы келесімен қызықты:
Көмір электрстанцияларындағы күкірт диоксидының шығындыларын азайту
ЖЭО-дағы қоқыс суының таралуы арқылы күкірт қышқылының эмиссиясын азайту
орташа рН 5,6-ға тең). Адам әрекеті кезінде бөлінетін күкірт диоксиді (SO2) және азот оксиді (NO) жердің атмосферасында қышқыл түзетін бөлшектерге айналады(3-сурет). Бұл бөлшектер атмосфералық сумен әрекеттесіп, оны қышқылдардың ерітінділеріне айналдырады, бұл жаңбыр суларының рН деңгейін төмендетеді. Қышқыл жаңбыр деген терминді алғаш рет 1872 жылы ағылшын ғалымы Ангус Смит енгізген. Оның назарын Манчестердегі Викториялық смог аударды. Сол кездегі ғалымдар қышқыл жаңбырдың болуы туралы теорияны жоққа шығарғанмен, бүгінгі күні ешкім қышқыл жаңбырдың су объектілерінде, ормандарда, дақылдар мен өсімдіктерде өлім себептерінің бірі екендігіне күмән келтірмейді.
Қышқыл жаңбыры- су мен ластаушы заттар, мысалы күкірт оксиді (SO2) мен әртүрлі азот оксидтері (NOх) арасындағы реакция нәтижесінде пайда болады. Бұл заттар атмосфераға, металлургиялық кәсіпорындар мен электр станцияларының қызметі нәтижесінде, сонымен қатар көмір мен ағаштың жануы нәтижесінде автокөлікпеншығарылады. Атмосфералық сумен әрекеттесу арқылы олар қышқылдардың ерітінділеріне - күкірт, күкірт, азот және азотқа айналады. Содан кейін олар қармен немесе жаңбырмен бірге жерге түседі.
Қышқылдық жауын-шашын жеке заттарға немесе тірі тіршілік иелеріне ғана емес, сонымен қатар олардың үйлесуіне де зиянды әсер етеді. Табиғатта және қоршаған ортада тірі және жансыз организмдер арасында тұрақты өсімдіктер алмасатын өсімдіктер мен жануарлардың қауымдастықтары. Экологиялық жүйе деп те атауға болатын бұл қауымдастықтар әдетте төрт топтан тұрады: тірі емес объектілер, тірі организмдер, тұтынушылар және
жойғыштар.
Қышқылдықтың әсері ең алдымен тұщы су мен орманның жай-күйіне әсер етеді. Әдетте, қауымдастықтарға әсер жанама, яғни қауіп - қышқылдың жауын-шашынының өзі емес, олардың әсерінен болатын процестер (мысалы, алюминийдің босатылуы). Белгілі бір нысандарда (топырақ, су, тұнба және т.б.) ауыр металдардың концентрациясы қышқылдыққа байланысты артуы мүмкін, өйткені олардың ерігіштігі рН өзгеруі нәтижесінде өзгереді. Улы металдар адам ағзасына ауыз су мен жануарлардың тамағы, мысалы, балық арқылы да ене алады. Егер топырақтың құрылымы, оның биологиясы мен химиясы қышқылдық әсерінен өзгерсе, бұл өсімдіктердің (мысалы, жеке ағаштардың) өліміне әкелуі мүмкін. Әдетте, бұл жанама әсерлер жергілікті емес және ластану көзінен бірнеше жүз шақырым қашықтыққа әсер етуі мүмкін.
Жанама әсерлер.Ормандар мен егістік жерлерге әсері. Қышқылдық жауын-шашын жанама әсер етеді; топырақ және тамыр жүйесі арқылы немесе тікелей (негізінен жапырақтарда). Топырақтың қышқылдануы әр түрлі факторларға байланысты анықталады. Судан айырмашылығы, топырақ ортаның қышқылдығын теңестіру қабілетіне ие, яғни белгілі бір дәрежеде ол қышқылдықтың жоғарылауына қарсы тұрады. Топыраққа түсетін қышқылдар бейтараптандырылады, бұл айтарлықтай қышқылдануды сақтайды. Алайда табиғи процестермен қатар антропогендік факторлар ормандар мен егістік жерлердегі топыраққа әсер етеді.
Жауын-шашын кезінде жапырақтардан ағып жатқан су жауын-шашын суларына қарағанда күкірт, калий, магний, кальций және аз нитрат пен аммиакты құрайды, бұл топырақ қышқылдығының жоғарылауына әкеледі. Нәтижесінде өсімдіктерге қажетті кальций, магний және калий жоғалуда, бұл ағаштардың зақымдалуына әкеледі.
Топырақ құрамындағы өзгерістер топырақтағы микроорганизмдердің құрамын өзгерте алады, олардың белсенділігіне әсер етеді және сол
арқылы
ыдырау мен минералдану процестеріне, сонымен қатар ішкі қышқылдануға әсер етеді.
Одан әрі алаңдаушылық ең қышқылға сезімтал тіршілік иелерінің (топырақ микроорганизмдері, саңырауқұлақтар, емендер) қайтыс болуының нәтижесінде тірі қоғамдастықтардың материалдық және энергетикалық балансының құрылымында жағымсыз өзгерістер болуы мүмкін және сайып келгенде адамның өзі де қайтымсыз процестердің салдарынан зардап шегеді. Табиғи орман жүйелерімен салыстырғанда егістік жерлер сәл өзгеше. Егістік жерлердің қышқылдығының жоғарылау себебі - ең алдымен минералды тыңайтқыштардың кеңінен қолданылуы. Мысалы, суперфосфаттар құрамында бірнеше пайыз бос күкірт қышқылы бар.
Бір сөзбен айтқанда, тұщы суды қышқылдандыру олардың залалсыздандыру қабілетін жоғалтады. Күшті қышқылдар, негізінен күкірт және азот қышқылдануды тудырады. Ұзақ уақыт ішінде сульфаттар маңызды рөл атқарады, бірақ эпизодтық оқиғалар кезінде (мысалы, қардың еруі кезінде) сульфаттар мен нитраттар бірге әрекет етеді. Жауын-шашынның қышқылдығының белгілі бір мәндерінің жоғарылауымен үлкен аудандарда жер үсті сулары қышқылға айналады. Егер топырақ қышқылдарды бейтараптандыру қабілетін жоғалтса, онда рН мәні 1, 5-ке, ал төтенше жағдайларда - тіпті 2 немесе 3-ке төмендеуі мүмкін. Ішінара қышқылдану жауын-шашынның әсерінен болады.
Табиғатты қышқылданудан сақтау керек. Бұл үшін атмосфераға күкірт пен азот оксидтерінің шығарылуын түбегейлі азайту қажет болады, ең алдымен күкірт диоксиді, өйткені күкірт қышқылы және оның тұздары өнеркәсіптік төгілетін жерден үлкен
қашықтыққа түсетін жаңбырдың қышқылдығын 70-80% анықтайды.
Қышқыл ластағыштар көлденең де, тігінен де таралады. Бұл процесс ауаның реттелген қозғалысы кезінде немесе турбулентті (бұзылған) қозғалыс кезінде жел жылдамдығы бағытындағы адвекция деп аталатын әсердің әсерінен болады. Ластаушы заттардың бір молекуласының орташа қашықтық жүруі желдің жылдамдығымен қатар оның атмосферада қанша уақыт жүретініне байланысты болады. Атмосферадағы барлық заттар, оның негізгі құрамдас бөліктері белгілі бір уақыттан кейін химиялық реакцияға түседі немесе атмосферадан бетіне түседі. Бұл заттың бетіне шығуы тұнба болып табылады. Қосылыстардың молекулаларының орта есеппен атмосферада өткізетін уақыты деп отыру уақыты деп аталады. Әдетте, белгілі бір заттың атмосферада болу уақыты неғұрлым қысқа болса, кеңістік пен уақыт өзгеру қабілеті соғұрлым жоғары болады. Күкірт атмосферасында болу шамамен 2 күн. Бұл, әрине, әрбір күкірт диоксиді молекуласы атмосферадан 2 күн өткен соң жоғалады дегенді білдірмейді, өйткені әрбір молекуланың қызмет ету мерзімі орташа мәнге байланысты статистикалық түрде өзгереді.
Осы екі күндік күкірт диоксиді үшін не қажет? Орта есеппен ол жел арқылы қаншалықты тарала алады? 10 м/с жылдамдықпен жүріңіз, ол көбінесе Жер бетінен 1 км биіктікте болады. «Жел қанаттарындағы» күкірт
диоксидінің бір «орта» молекуласы шығарылған жерден шамамен 2000 км қашықтықта қозғалатындығын есептеу оңай. Егер топырақ бетіндегі жел жылдамдығының орташа мәнін ескеретін болсақ, онда молекула жүретін орташа қашықтық шамамен 500 км болады. Осылайша, күкірт диоксидінің орташа молекуласы 1000 км қашықтықты өте алады.
Жаһандық көміртегі жобасына сәйкес, бүгінде Қазақстан жылына 293 мегатон атмосфераға көміртегі диоксиді шығарындылары бойынша әлемде
22-ші орын алады. Оның ішінде 180 мегатон көмір жағуды шығарады.
Қазіргі уақытта қатты отынды жағатын жылу электр станцияларының түтін газдарынан күкірт оксидінің шығарылуын азайту технологиялары бар, олар тек сатып алынған қымбат реактивтерді, соның ішінде әк пен әк сүтін қоса пайдаланады.
Жалпы мәліметтер. Жанармай жағу кезінде құрамындағы күкірттің барлығы дерлік түтін газында SO2 және SO3 оксиді түрінде болады. Көмірдің көпшілігінде күл құрамындағы кальций оксиді, орта есеппен оттегі күкірттің әсерінен адсорбцияланады.
Күкірт диоксиді шығарындыларының едәуір азаюын қорғаудың тиімді әдісі деп қарастыру керек. Бұған бірнеше әдістермен, соның ішінде энергияны азайту және минералды отынды пайдаланбайтын электр станцияларын құру арқылы қол жеткізуге болады. Атмосфералық ластануды төмендетудің басқа тәсілдері - сүзгілерді, жану процестерін және басқа технологиялық шешімдерді қолдана отырып, отыннан күкірт алу.
Әр түрлі жанармай құрамындағы күкірт мөлшерін азайту үшін төмен күкірт отындарын қолданған дұрыс. Алайда мұндай отындар өте аз. Дөрекі есептеулер бойынша қазіргі кездегі әлемдік мұнай қорларының тек 20% - ында ғана 0,5% -дан аз күкірт бар. Пайдаланылған мұнайдағы күкірттің орташа мөлшері артып келеді, өйткені құрамында күкірт мөлшері аз мұнай жедел қарқынмен алынады.
Бұл көмірге де қатысты. Төмен күкірт көмірі тек Канада мен Австралияда ғана кездеседі, бірақ ол бар көмір кен орындарының аз ғана бөлігі. Көмірдегі күкірттің мөлшері 0,5-1,0% аралығында.Осылайша, бізде күкірт мөлшері аз энергия көзі бар. Егер бізде мұнай мен көмір құрамындағы күкірттің қоршаған ортаға енуін қаламасақ, оны жою үшін шаралар қабылдау қажет.
Мұнай өңдеу кезінде қалдық (мазут) құрамында көп мөлшерде күкірт болады. Күкіртті мазуттан шығару өте күрделі
-
Сурет. Ластанудың антропогенттік көздерінің шығарындылары
Қышқыл жаңбыры- су мен ластаушы заттар, мысалы күкірт оксиді (SO2) мен әртүрлі азот оксидтері (NOх) арасындағы реакция нәтижесінде пайда болады. Бұл заттар атмосфераға, металлургиялық кәсіпорындар мен электр станцияларының қызметі нәтижесінде, сонымен қатар көмір мен ағаштың жануы нәтижесінде автокөлікпеншығарылады. Атмосфералық сумен әрекеттесу арқылы олар қышқылдардың ерітінділеріне - күкірт, күкірт, азот және азотқа айналады. Содан кейін олар қармен немесе жаңбырмен бірге жерге түседі.
Қышқылдық жауын-шашын жеке заттарға немесе тірі тіршілік иелеріне ғана емес, сонымен қатар олардың үйлесуіне де зиянды әсер етеді. Табиғатта және қоршаған ортада тірі және жансыз организмдер арасында тұрақты өсімдіктер алмасатын өсімдіктер мен жануарлардың қауымдастықтары. Экологиялық жүйе деп те атауға болатын бұл қауымдастықтар әдетте төрт топтан тұрады: тірі емес объектілер, тірі организмдер, тұтынушылар және
жойғыштар.
Қышқылдықтың әсері ең алдымен тұщы су мен орманның жай-күйіне әсер етеді. Әдетте, қауымдастықтарға әсер жанама, яғни қауіп - қышқылдың жауын-шашынының өзі емес, олардың әсерінен болатын процестер (мысалы, алюминийдің босатылуы). Белгілі бір нысандарда (топырақ, су, тұнба және т.б.) ауыр металдардың концентрациясы қышқылдыққа байланысты артуы мүмкін, өйткені олардың ерігіштігі рН өзгеруі нәтижесінде өзгереді. Улы металдар адам ағзасына ауыз су мен жануарлардың тамағы, мысалы, балық арқылы да ене алады. Егер топырақтың құрылымы, оның биологиясы мен химиясы қышқылдық әсерінен өзгерсе, бұл өсімдіктердің (мысалы, жеке ағаштардың) өліміне әкелуі мүмкін. Әдетте, бұл жанама әсерлер жергілікті емес және ластану көзінен бірнеше жүз шақырым қашықтыққа әсер етуі мүмкін.
Жанама әсерлер.Ормандар мен егістік жерлерге әсері. Қышқылдық жауын-шашын жанама әсер етеді; топырақ және тамыр жүйесі арқылы немесе тікелей (негізінен жапырақтарда). Топырақтың қышқылдануы әр түрлі факторларға байланысты анықталады. Судан айырмашылығы, топырақ ортаның қышқылдығын теңестіру қабілетіне ие, яғни белгілі бір дәрежеде ол қышқылдықтың жоғарылауына қарсы тұрады. Топыраққа түсетін қышқылдар бейтараптандырылады, бұл айтарлықтай қышқылдануды сақтайды. Алайда табиғи процестермен қатар антропогендік факторлар ормандар мен егістік жерлердегі топыраққа әсер етеді.
Жауын-шашын кезінде жапырақтардан ағып жатқан су жауын-шашын суларына қарағанда күкірт, калий, магний, кальций және аз нитрат пен аммиакты құрайды, бұл топырақ қышқылдығының жоғарылауына әкеледі. Нәтижесінде өсімдіктерге қажетті кальций, магний және калий жоғалуда, бұл ағаштардың зақымдалуына әкеледі.
Топырақ құрамындағы өзгерістер топырақтағы микроорганизмдердің құрамын өзгерте алады, олардың белсенділігіне әсер етеді және сол
арқылы
ыдырау мен минералдану процестеріне, сонымен қатар ішкі қышқылдануға әсер етеді.
Одан әрі алаңдаушылық ең қышқылға сезімтал тіршілік иелерінің (топырақ микроорганизмдері, саңырауқұлақтар, емендер) қайтыс болуының нәтижесінде тірі қоғамдастықтардың материалдық және энергетикалық балансының құрылымында жағымсыз өзгерістер болуы мүмкін және сайып келгенде адамның өзі де қайтымсыз процестердің салдарынан зардап шегеді. Табиғи орман жүйелерімен салыстырғанда егістік жерлер сәл өзгеше. Егістік жерлердің қышқылдығының жоғарылау себебі - ең алдымен минералды тыңайтқыштардың кеңінен қолданылуы. Мысалы, суперфосфаттар құрамында бірнеше пайыз бос күкірт қышқылы бар.
Бір сөзбен айтқанда, тұщы суды қышқылдандыру олардың залалсыздандыру қабілетін жоғалтады. Күшті қышқылдар, негізінен күкірт және азот қышқылдануды тудырады. Ұзақ уақыт ішінде сульфаттар маңызды рөл атқарады, бірақ эпизодтық оқиғалар кезінде (мысалы, қардың еруі кезінде) сульфаттар мен нитраттар бірге әрекет етеді. Жауын-шашынның қышқылдығының белгілі бір мәндерінің жоғарылауымен үлкен аудандарда жер үсті сулары қышқылға айналады. Егер топырақ қышқылдарды бейтараптандыру қабілетін жоғалтса, онда рН мәні 1, 5-ке, ал төтенше жағдайларда - тіпті 2 немесе 3-ке төмендеуі мүмкін. Ішінара қышқылдану жауын-шашынның әсерінен болады.
Табиғатты қышқылданудан сақтау керек. Бұл үшін атмосфераға күкірт пен азот оксидтерінің шығарылуын түбегейлі азайту қажет болады, ең алдымен күкірт диоксиді, өйткені күкірт қышқылы және оның тұздары өнеркәсіптік төгілетін жерден үлкен
қашықтыққа түсетін жаңбырдың қышқылдығын 70-80% анықтайды.
Қышқыл ластағыштар көлденең де, тігінен де таралады. Бұл процесс ауаның реттелген қозғалысы кезінде немесе турбулентті (бұзылған) қозғалыс кезінде жел жылдамдығы бағытындағы адвекция деп аталатын әсердің әсерінен болады. Ластаушы заттардың бір молекуласының орташа қашықтық жүруі желдің жылдамдығымен қатар оның атмосферада қанша уақыт жүретініне байланысты болады. Атмосферадағы барлық заттар, оның негізгі құрамдас бөліктері белгілі бір уақыттан кейін химиялық реакцияға түседі немесе атмосферадан бетіне түседі. Бұл заттың бетіне шығуы тұнба болып табылады. Қосылыстардың молекулаларының орта есеппен атмосферада өткізетін уақыты деп отыру уақыты деп аталады. Әдетте, белгілі бір заттың атмосферада болу уақыты неғұрлым қысқа болса, кеңістік пен уақыт өзгеру қабілеті соғұрлым жоғары болады. Күкірт атмосферасында болу шамамен 2 күн. Бұл, әрине, әрбір күкірт диоксиді молекуласы атмосферадан 2 күн өткен соң жоғалады дегенді білдірмейді, өйткені әрбір молекуланың қызмет ету мерзімі орташа мәнге байланысты статистикалық түрде өзгереді.
Осы екі күндік күкірт диоксиді үшін не қажет? Орта есеппен ол жел арқылы қаншалықты тарала алады? 10 м/с жылдамдықпен жүріңіз, ол көбінесе Жер бетінен 1 км биіктікте болады. «Жел қанаттарындағы» күкірт
диоксидінің бір «орта» молекуласы шығарылған жерден шамамен 2000 км қашықтықта қозғалатындығын есептеу оңай. Егер топырақ бетіндегі жел жылдамдығының орташа мәнін ескеретін болсақ, онда молекула жүретін орташа қашықтық шамамен 500 км болады. Осылайша, күкірт диоксидінің орташа молекуласы 1000 км қашықтықты өте алады.
Жаһандық көміртегі жобасына сәйкес, бүгінде Қазақстан жылына 293 мегатон атмосфераға көміртегі диоксиді шығарындылары бойынша әлемде
22-ші орын алады. Оның ішінде 180 мегатон көмір жағуды шығарады.
Қазіргі уақытта қатты отынды жағатын жылу электр станцияларының түтін газдарынан күкірт оксидінің шығарылуын азайту технологиялары бар, олар тек сатып алынған қымбат реактивтерді, соның ішінде әк пен әк сүтін қоса пайдаланады.
Жалпы мәліметтер. Жанармай жағу кезінде құрамындағы күкірттің барлығы дерлік түтін газында SO2 және SO3 оксиді түрінде болады. Көмірдің көпшілігінде күл құрамындағы кальций оксиді, орта есеппен оттегі күкірттің әсерінен адсорбцияланады.
Күкірт диоксиді шығарындыларының едәуір азаюын қорғаудың тиімді әдісі деп қарастыру керек. Бұған бірнеше әдістермен, соның ішінде энергияны азайту және минералды отынды пайдаланбайтын электр станцияларын құру арқылы қол жеткізуге болады. Атмосфералық ластануды төмендетудің басқа тәсілдері - сүзгілерді, жану процестерін және басқа технологиялық шешімдерді қолдана отырып, отыннан күкірт алу.
Әр түрлі жанармай құрамындағы күкірт мөлшерін азайту үшін төмен күкірт отындарын қолданған дұрыс. Алайда мұндай отындар өте аз. Дөрекі есептеулер бойынша қазіргі кездегі әлемдік мұнай қорларының тек 20% - ында ғана 0,5% -дан аз күкірт бар. Пайдаланылған мұнайдағы күкірттің орташа мөлшері артып келеді, өйткені құрамында күкірт мөлшері аз мұнай жедел қарқынмен алынады.
Бұл көмірге де қатысты. Төмен күкірт көмірі тек Канада мен Австралияда ғана кездеседі, бірақ ол бар көмір кен орындарының аз ғана бөлігі. Көмірдегі күкірттің мөлшері 0,5-1,0% аралығында.Осылайша, бізде күкірт мөлшері аз энергия көзі бар. Егер бізде мұнай мен көмір құрамындағы күкірттің қоршаған ортаға енуін қаламасақ, оны жою үшін шаралар қабылдау қажет.
Мұнай өңдеу кезінде қалдық (мазут) құрамында көп мөлшерде күкірт болады. Күкіртті мазуттан шығару өте күрделі