LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 2
(всего 5)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

3
осаждения, и твёрдые частицы опускаются по стенкам в шламосборник, откуда по
мере накопления периодически удаляются. Напорные гидроциклоны применяют для
1
выделения из воды грубодисперсных минеральных примесей с плотностью 2 – 3
г/см3 (песка, частиц кирпича, шлака) при размерах частиц свыше 0,05 – 0,1 мм и
гидравлической крупности 2 – 5 мм/с.
Масляная фракция, менее плотная, чем вода, напротив, собирается в
центральной части вихря, имеющего вращательно-восходящее движение по
направлению к выходам. Две концентрически расположенные воронки с разными
диаметрами цилиндрических частей вырезают в вихре три слоя. Об одном, внешнем,
шлам
речь шла выше; два других слоя попадают в соответствующие выходные камеры.
Рис. 1.2. Гидроциклон Маслопродукты направляются на утилизацию (например, сжигание), а очищенная
вода 3 поступает на последующую ступень очистки. В верхней части вертикального
напорного гидроциклона предусмотрен вентиль (воздушник) 2, нормально закрытый, открываемый лишь при пуске
устройства или при наличии в стоке газовых включений.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР
3
Биологическая очистка стоков от органических веществ*
2
осуществляется в ряде устройств, выступающих чаще всего последней
ступенью осаждения перед сбросом сточных вод в канализацию или
4 повторным их использованием в замкнутой системе водооборота [14].
Биологическая очистка основана на разрушении органических веществ
микроорганизмами, среди которых есть одноклеточные (бактерии,
плесневые грибы, инфузории и др.) и микроскопические
5
многоклеточные (коловратки, черви, личинки насекомых и др.). Одной
1
6 из основных задач устройств биологической очистки является также
восстановление содержания кислорода в сбрасываемых водах, что
способствует процессам самоочищения в природных водоёмах. Обе
цели достигаются в биологическом фильтре (рис. 1.3).
Загрязнённая органическими веществами и заметно
Рис. 1.3. Биологический фильтр обескислороженная в технологических процессах вода подаётся по
трубопроводу 2 и через насадки 3 равномерно разбрызгивается по всей площади фильтра. Далее вода движется сквозь
загрузку из кусков твёрдого материала (шлака, щебня, гравия и др.), на поверхности которого самопроизвольно
образуется биологическая плёнка. Разложение органических веществ стока микроорганизмами плёнки протекает
достаточно интенсивно благодаря большой удельной поверхности насадки и выбору оптимальных параметров состояния
системы, в частности температуры, водородного показатель рН и содержания кислорода: последний активизирует
процессы жизнедеятельности в пленке. Насыщение воды кислородом достигается подачей сжатого воздуха через
трубопровод 1 и опорную решетку 5. обеспечивающую равномерную его раздачу по сечению загрузки. Вода, очищенная
и аэрированная во встречном взаимодействии с микроорганизмами и воздухом, выводится из фильтра по трубопроводу
6.
При помощи биологических методов из сточных вод могут быть удалены также и фенолы, присутствующие в
стоках ШПЗ и ППС. Перед биологической очисткой фенолсодержащие сточные воды предварительно проходят очистку
*
Они характерны, например, для стоков промывочно-дезинфекционных станций, обеспечивающих необходимое
санитарное состояние подвижного состава для перевозки скоропортящихся грузов перед повторным его
использованием.
методом озонирования, которым можно очищать стоки, содержащие фенолы в концентрации до 1000 мг/л. Конечными
продуктами окисления фенола являются углекислый газ и вода. С увеличение температуры и рН скорость и полнота
окисления фенольных соединений значительно возрастают. Дальнейшая биологическая очистка производится на
биофильтрах [11].
Следует подчеркнуть, что биологическая очистка неприменима для стоков, концентрация некоторых веществ в
которых превышает предельно допустимую для биологического процесса. Так, при содержании меди в сточной воде
свыше 0,5 мг/л биохимические процессы замедляются, а при 10 мг/л почти совсем прекращаются. Недопустимо
применение биологической очистки для стоков, содержащих тетраэтилсвинец.
Таблица 1.4
Эффективность очистки сточных вод техническими средствами
Наименование
Используемый Удаляемые
технического Эффективность
принцип загрязнители
средства очистки
Нефтепродукты, ПАВ 0,8 - 0,99
Взвешенные вещества 0,95 - 0,99
БПК 0,25 - 0,85
Флотатор Флотация Азот аммонийный до 0,25
Фосфаты, медь до 0,8
Железо до 0,9
Нефтепродукты до 0,5
Инерционное
Гидроциклон
разделение Взвешенные вещества до 0,7

Фенолы до 0,999*
Установка
биологической Биологическая очистка БПК полн. до 0,75
очистки Взвешенные вещества до 0,6**
* попутно удаляются нефтепродукты с такой же эффективностью
** с учетом предварительной очистки в песколовке
Оформление отчета

В пояснительной записке наряду с результатами расчетов заданного варианта дать ответы на следующие вопросы:
1. 1. Сформулировать понятия и указать смысл категорий экологического ущерба и платежей при сбросе
сточных вод в природный водоем.
2. 2. Указать предприятия-загрязнители водных ресурсов на железнодорожном транспорте.
3. 3. Привести расчетные формулы для вычисления массы сброса ингредиентов загрязнений, а также
платежей за сброс сточных вод в водоемы; указать особенности определения платы за сброс сточных вод в канализацию.
4. 4. Перечислить характерные принципы осаждения примесей из сточных вод, дать примеры
конструктивных решений и схем действия устройств водоочистки.
5. 5. На основании полученных значений платежей сделать вывод о том, от каких ингредиентов в первую
очередь следует очищать стоки и какие технические средства необходимо использовать для этого.




Практическая работа № 2
УКРУПНЕННАЯ ОЦЕНКА УЩЕРБОВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ КОТЕЛЬНЫМИ ПРЕДПРИЯТИЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Цель работы: оценка ущербов от загрязнения атмосферы выбросами дымовых газов котельными при сжигании
различных видов топлива; знакомство с принципами очистки газовых выбросов и основными примерами их
конструктивной реализации.

Исследование структуры загрязнения атмосферы стационарными источниками железнодорожного транспорта
показывает, что порядка 90 % валового объема загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу линейными
предприятиями, приходится на долю энергетических теплоагрегатов котельных, около 5 % загрязняющих веществ
выбрасывается в атмосферу при работе энерготехнических теплоагрегатов (кузнечных печей, агрегатов термической
обработки изделий, сушильных установок и т.д.), использующих твердое, жидкое и газообразное топливо.
Приблизительно такое же количество загрязняющих веществ попадает в атмосферу от технологических агрегатов
(станков, моечных ванн, окрасочных камер, сварочных постов и т.д.) [16].
Котлоагрегаты котельных работают на различных видах топлива, и выбросы загрязняющих веществ зависят как
от количества и вида топлива, так и от вида теплоагрегата. Учитываемыми загрязняющими веществами,
выделяющимися при сгорании топлива, являются: твердые частицы (зола), оксид углерода, оксиды азота, оксиды серы,
пятиокись ванадия.
Валовый выброс твердых частиц (золы) в дымовых газах котельных определяется по формуле [13]

МТВ = qт?m?f?(1? Lт), (2.1)

где qт – зольность топлива, % (прил. 1);
m – количество израсходованного топлива за год, т;
f – безразмерный коэффициент, зависящий от типа топки и топлива; для котельных, работающих на мазуте,
принять f = 0,01; на угле f = 0,0023;
Lт – эффективность золоуловителей; при использовании циклона для очистки отходящих газов котельной Lт =
0,85.
Валовый выброс оксида углерода рассчитывается по формуле

МСО = ССО?m?(1? 0,01?q1)?10?3, (2.2)

где q1 ? потери теплоты вследствие механической неполноты сгорания топлива, %; для мазута q1 = 0,5, для угля q1 = 5,5;
ССО – выход окиси углерода при сжигании топлива, кг/т:

ССО = q2?R?Qir, (2.3)
где q2 – потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания, %; для котельных предприятий железнодорожного
транспорта принимается q2 = 0,5;
R – коэффициент, учитывающий долю потери теплоты вследствие химической неполноты сгорания: R = 1 для
твердого топлива; R = 0,5 для газа; R = 0,65 для мазута;
Qir – низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг (прил.1).
Валовый выброс оксидов азота, т/год, определяется по формуле

МNO2 = m? Qir ?KNO2?(1??)?10?3, (2.4)

где KNO2 – параметр, характеризующий количество окислов азота, образующихся на 1 ГДж тепла, кг/ГДж для
различных видов топлива в зависимости от производительности котлоагрегата; для мазута KNO2 = 0,11; для угля KNO2 =
0,23;
? - коэффициент, зависящий от степени снижения выбросов оксида азота в результате применения технических
решений. Для котлов производительностью до 30 т/час ? = 0.
Валовый выброс оксидов серы, т/год, определяется только для твердого и жидкого топлива по формуле

MSO2 = 0,02?m?Sr?(1???SO2)?(1????SO2), (2.5)

Sr – содержание серы в топливе, % (прил. 1);
где
??SO2 – доля оксидов серы, связываемых летучей золой топлива. Для углей Канско-Ачинского бассейна
принимается равной 0,2, экибастузских – 0,02, прочих углей - 0,1; мазута – 0,2;
???SO2 – доля оксидов серы, улавливаемая в золоуловителе. Для сухих золоуловителей принимается равной 0.
Расчет выбросов пятиокиси ванадия, поступающей в атмосферу с дымовыми газами при сжигании жидкого
топлива, выполняется по формуле

MV2O5 = CV2O5?В??(1??ОС)?(1??т)?10?3, (2.6)

где В? - количество израсходованного мазута за год, т;
СV2O5 – содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе, г/т; (при отсутствии результатов анализа топлива для
мазута с Sr > 0,4% определяют по формуле (2.7);
?ОС – коэффициент оседания пятиокиси ванадия на поверхности нагрева котлов:
0,07 – для котлов с промежуточными паронагревателями, очистка поверхностей нагрева которых производится в
остановленном состоянии;
0,05 – для котлов без промежуточных паронагревателей при тех же условиях очистки (принять при расчетах);
0 – для остальных случаев;
?т – доля твердых частиц в продуктах сгорания жидкого топлива, улавливаемых в устройствах для очистки газов
мазутных котлов (оценивается по средним показателям работы улавливающих устройств за год). В практической работе
принимается ?т = 0,85.
Содержание пятиокиси ванадия в жидком топливе ориентировочно определяют по формуле

СV2О5 = 95,4? Sr ? 31,6. (2.7)

Для каждого источника загрязнения воздушной среды устанавливаются нормативы предельно-допустимых
выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу. ПДВ устанавливаются с учетом ПДК загрязняющих веществ,
уровня их фоновых концентраций, гидрологических, гидрохимических, климатологических, геофизических
характеристик территорий и природных объектов. Сущность внедрения ПДВ – ограничение разовых выбросов [17].
Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – масса загрязняющих веществ, выброшенная в воздушный бассейн в
единицу времени, которая не создает в приземном пространстве уровень загрязнения выше, чем ПДК.
Платежи предприятия за нормативный выброс загрязняющих веществ в атмосферу, тыс. руб./год, определяются
зависимостью [5]

n
П = ? П уд.н.i ? М i ? 10 ?3
при Мi ? МПДВi, (2.8)
i =1


где Пуд.нi – ставка платы за выброс 1 т i-го загрязняющего вещества в пределах ПДВ, руб.;
Мi – фактическая масса выброса i-го загрязняющего вещества, т/год;
МПДВi – масса предельно-допустимого выброса i-го загрязняющего вещества, т/год.
Ставка платы, руб./т, за нормативный выброс i-го загрязняющего вещества определяется по формуле

Пуд.н.i = Нбл.i ? Кэ.атм?Ки, (2.9)

где Нбл.i ? базовый норматив платы за выброс i-го загрязняющего вещества, руб./т;
Кэ.атм – коэффициент экологической ситуации и экологической значимости атмосферы; для Восточно-Сибирского
экономического района Кэ.атм = 1,4;
Ки – коэффициент индексации (утверждается по каждому году Минприроды России по согласованию с Минфином
и Минэкономики России). В практической работе принимается Ки = 90.
При отсутствии нормативов ПДВ для источника выбросов в атмосферу плата за загрязнение считается
сверхнормативной и взимается в пятикратном размере. В практической работе принимается, что масса выбросов
котельной не превышает имеющихся значений ПДВ во всех вариантах заданий, поэтому эти нормативы не приводятся.
В практической работе требуется определить массы выбросов загрязняющих веществ в зависимости от вида и
количества израсходованного топлива (Мi), годовой ущерб от загрязнения атмосферы каждым из загрязняющих веществ
(Пi) и суммарные значения этих величин (М, П). Результаты расчетов сводятся в таблицу по типу табл. 2.1. Исходные
данные к практической работе приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.1
Индивидуальная таблица расчетов ущербов от загрязнения атмосферы
Нбл.i, руб./т Пi,
i Ингредиенты загрязнения Mi, т/год
тыс.руб./год
уголь мазут
1 Зола 0,17 8,25
2 Оксид углерода (CO) 0,005
3 Оксиды азота (NOх) 0,42
4 Оксиды серы (SOх) 0,33
5 Пятиокись ванадия (V2O5) - 8,25
? ?
ИТОГО

Таблица 2.2
Исходные данные
№ вар. Вид топлива Расход топлива, т/год
1 уголь Азейский 10000
2 мазут высокосернистый 2400
3 уголь Черемховский 12000
4 мазут сернистый 2700
5 уголь Канско-Ачинский 15000
6 мазут малосернистый 3000
7 уголь Бурятский 13000
8 уголь Минусинский 12500
9 уголь Черемховский 16000
10 уголь Азейский 20000
11 уголь Азейский 9000
12 мазут высокосернистый 2000
13 уголь Черемховский 14000
14 мазут сернистый 2500
15 уголь Канско-Ачинский 18000
16 мазут малосернистый 3500
17 уголь Бурятский 11000
18 уголь Минусинский 15000
19 уголь Черемховский 10000
20 уголь Азейский 17500
2
6 С целью снижения вредных выбросов в атмосферу, возникающих при
3
5 сжигании топлива в топках котельных, а также в других технологических
процессах следует применять технические средства очистки газов. Эти
технические средства реализуют ограниченный набор различных принципов
1 действия (эффектов осаждения): гравитационный, инерционный, поверхност-
ное взаимодействие, сорбционный, химический, электроосаждение и ряд дру-
гих [7, 11]. Эффективность технических средств очистки газов определяется
по формулам (1.7) и (1.8) аналогично эффективности технических средств
очистки сточных вод (см. практ. работу № 1). В рамках любого из них созданы
разнообразные по конструктивному решению устройства, отвечающие
требованиям конкретного производства, эффективности, технической
эстетики и т.д. В практической работе рассмотрены схемы трех типов
4 очистных устройств, каждое из которых реализует некоторый принцип
осаждения.

ЦИКЛОН
Получил наибольшее распространение в промышленности и на
предприятиях транспорта вследствие простоты конструкции. Осаждение
твердых (пыль, зола, окалина) и жидких (капли) частиц основано на действии
7 инерционных сил, проявляющихся при изменении скорости или направления
потока. На рис. 2.1 изображена схема циклона для сухой очистки запыленного
потока газа. Здесь инерционный принцип реализован путем закрутки потока 3
Рис. 3.1. Циклон при тангенциальном, по касательной к внутренней поверхности цилиндриче-
ского (конического) корпуса 1, вводе 2. Относительно тяжелые твердые частицы, стремясь сохранить прямолинейное
движение, выносятся к поверхности корпуса, за счет действия сил трения теряют свою скорость и стекают по стенкам
вниз (гравитационное осаждение) в приемный бункер 4. Сконцентрированная в бункере пыль периодически удаляется
через заслонку (затвор) в днище (поток 7). Конструкция заслонки должна обеспечивать приемлемую герметичность
корпуса, так как из-за подсоса наружного воздуха возможен вынос пыли в поток очищенного газа 6 через выходную
трубу 5. Вихрь запыленного потока, совершив опускное вращательно-поступательное движение, в нижней части корпуса
вынужден изменить на 180° направление своего перемещения и по приосевому объему устремиться вверх к
единственному выходу – трубе 6. В момент крутого поворота происходит дополнительное осаждение твердых частиц
непосредственно в бункер.
Циклон относится к устройствам грубой (предварительной) очистки газового потока: он улавливает относительно
крупные частицы (20 – 300 мкм) с КПД ? = 0,6…0,85. Инерционный принцип может быть осуществлен и иным образом:
искусственной закруткой потока газа (ротационный и вихревой циклоны и др.). Существует оптимальное по
эффективности значение скорости потока в корпусе циклона (около 3,5 м/с). При больших расходах очищаемого газа
оно выдерживается путем распараллеливания потока по совокупности одинаковых циклонов, конструктивно
оформленных в одном корпусе (например, батарейный циклон ЦН-15х4).
1 5
СКРУББЕР
Скрубберы (от англ. scrub – чистить) относятся к аппаратам мокрой
2
очистки отходящих газов от всех видов примесей: твердых частиц и капель
жидкости (размером свыше 1 мкм), а также газовых включений, например,
окислов серы. Скрубберы работают на принципе осаждения примесей на
3 поверхности жидкости (мелких капель или пленки воды). В разнообразных
конструктивных решениях используют те или иные силы для сближения
взаимодействующих сред: инерции, турбулентной диффузии, броуновского
4
движения и др. Ниже рассматривается конструкция капельного скруббера с
трубой Вентури.
Запыленный поток газа 1 вводится в конфузор трубы Вентури, где по
законам газодинамики разгоняется до скорости 50 – 200 м/с в узком сечении.
Сюда же, в горловину, подается поток воды 2, который благодаря распылу в
форсунках и ударному воздействию высокоскоростного потока газа дробится
на мельчайшие капельки с огромной суммарной поверхностью. Капли
жидкости своей поверхностью взаимодействуют с примесями особенно
6 эффективно в диффузорной части трубы Вентури, где происходит



Рис. 2.2. Скруббер с трубой Вентури
торможение потока газа. Из-за действия сил инерции более тяжелые капли дольше сохраняют свою скорость,
обеспечивая тем самым скольжение в несущей среде и связанный с этим дополнительный эффект "промывания".
Последующая сепарация капель, обогащенных примесями, осуществляется при помощи полого циклона 4. Поток
шлама 6 направляется на утилизацию, а промытый газ 5 – на выброс или дополнительную очистку. Эффективность
улавливания (КПД) пленочного скруббера достигает 0,95 для пыли и капель и 0,8 для окислов серы.
Скруббер может быть выполнен и без трубы Вентури, т.е. в виде простого циклона с тангенциальным вводом
загрязненного газа, если по внутренней поверхности организовать сток жидкости в пленке. КПД пленочного скруббера
существенно зависит и от смоченной поверхности, развить которую можно, например, за счет размещения в объеме
корпуса большого количества вертикальных стержней. Такова конструкция скруббера типа МП-ВТИ.

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР
5
Электрическая очистка газов от взвешенных в них твердых (пыль, зола) и
жидких (капли тумана) частиц основана на ударной ионизации газа при напряжении
4
между электродами (пластинчатыми или трубчатыми) на уровне 50 – 90 кВ.
Образующиеся при этом противоположно заряженные частицы газа (ионы) движутся
в высоконапряженном электрическом поле зазора к соответствующим электродам.
Твердые или аэрозольные фракции примесей, проносимые потоком газа между
положительно и отрицательно заряженными электродами, адсорбируют своей
поверхностью сталкивающиеся с ними ионы, приобретают электрический заряд и
вместе с ним способность ускоренного перемещения в поперечном направлении. Под
3 действием как электрических, так и газодинамических сил загрязнения оседают на
2 большей части длины электродов (преимущественно на положительном, меньше – на
отрицательном). В течение относительно небольшого промежутка времени осадок
6 может заполнить все проходное сечение и тем самым парализовать работу
1
устройства. Удаление сконцентрированных загрязнений осуществляется различными
способами: встряхиванием при осаждении твердых частиц или стеканием жидкой
фракции (облегчается путем разогрева от постороннего источника). Схема мокрого
электрофильтра приведена на рис. 2.3. В осадительной камере (цилиндрической или в
7 виде параллелепипеда) установлены электроды 3, в зазор которых подводится газ 1


Рис. 2.3. Электрофильтр
через дырчатый щит (распределительную решетку) 2. Проскоку смолообразующих частиц препятствуют
смолоулавливающие зонты 4, а задержанные фракции стекают в бункер и через гидравлический затвор выводятся из
аппарата (поток 7). Вспомогательный разогрев для улучшения текучести обеспечивается потоком пара 6. Выходной
поток 5 практически полностью (? = 0,97 – 0,99) избавлен от примесей, что определяет электрофильтр как последнюю
ступень каскадной очистки газа. Например, на тепловой электростанции каскад очистки представлен как раз
рассмотренными выше элементами (рис. 2.1 – 2.3).
Особая проблема связана с выведением из выбросов газовых включений типа SО2, NO2, H2S, СО и др.; здесь
используют иные принципы улавливания: барботажный (пропускание загрязненного газа через слой жидкости),
химический (например, каталитический) и др.

Оформление отчета

В пояснительной записке наряду с результатами расчетов заданного варианта дать ответы на следующие вопросы:
1. Пояснить структуру загрязнения атмосферы стационарными источниками железнодорожного транспорта.
2. Указать загрязняющие вещества, учитываемые при сгорании различных видов топлива.
3. Произвести расчет масс годовых выбросов вредных веществ и причиненных ущербов.
4. Перечислить наиболее эффективные принципы очистки газов.
5. Дать примеры конструктивных решений и схем действия устройств газоочистки; указать эффективность этих
устройств, а также вещества, удаляемые ими из отходящих газов.
6. Определить первоочередные мероприятия по снижению ущерба природной среде, указать технические средства
очистки газов, рекомендуемые к применению в конкретном варианте.
Практическая работа № 3
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ОБЪЕКТОВ
НА ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ

Цель работы: знакомство с методом получения комплексной эколого-экономической оценки воздействия
производственной деятельности предприятия на водные ресурсы.

Эколого-экономическая оценка воздействия промышленных предприятий (или соответствующих технических
проектов) на природные ресурсы отличается от оценок ущерба, наносимого окружающей среде рассматриваемым
объектом (см. практическую работу № 1), большей полнотой учитываемых негативных факторов и отсутствием
коэффициента экологической ситуации Кэ, дающего привязку к конкретному водохозяйственному участку.
Комплексность и отсутствие географической компоненты позволяет более объективно оценить степень воздействия
технологии данного предприятия на природную среду и открывает возможность сравнения экологичности разнородных
технологий в любом регионе страны и мира [10].
Эколого-экономическая оценка объектов построена так, что показывает степень влияния производственной
деятельности предприятия на истощение (потребление) дефицитных, как правило, водных ресурсов, загрязнение
последних вредными веществами стоков и соблюдение действующих стандартов допустимого воздействия химических,
физических и биологических факторов на организм человека. В соответствии с этим уровень воздействия КВ, косвенно
свидетельствующий об экологической прогрессивности объекта (проекта), может быть количественно выражен суммой
трех составляющих:

КВ = КР + КЗ + КС. (3.1)

Единицей измерения интенсивности воздействия служат либо баллы, либо натуральные (стоимостные)
показатели, отнесенные к единице времени. В случае денежной эколого-экономической оценки (тыс. руб./год в ценах
2000 г.) компоненты комплексного воздействия определяются следующим образом.
Показатель КР, характеризующий водоемкость (ресурсоемкость) объекта, есть
КР = r?W, (3.2)

<< Пред. стр.

страница 2
(всего 5)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign