Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 2.1. Основні джерела забруднення атмосферного повітря на промислових підприємствах

2.1. Основні джерела забруднення атмосферного повітря на промислових підприємствах

2.1.1. Концепція "джерела забруднення" атмосфери

"Джерело забруднення" атмосфери — це обширне поняття, яке можна широко інтерпретувати, особливо внаслідок діяльності людини, а саме:

1) конкретна точка, в якій здійснюється викид шкідливих речовин у повітря (наприклад, димова труба або повітряний вихлоп), у тому значенні, що термін "джерело" застосовується для визначення кількості та типів забруднюючих речовин, для оцінки регіональних технічних проблем, таких як поширення забруднення і висота труби;

2) технологічний підхід, тобто врахування технологічного процесу, обладнання (бойлери, печі, коксові батареї, преси, лаконаливні машини, пульверизаційні кабіни, автоматизовані лінії тощо), для яких ця концепція застосовується при встановленні меж викидів, а також оцінці рівня технічних засобів тощо;

3) регіональний підхід — ряд джерел у конкретному регіоні, що належать до категорій 1) і 2): контрольовані однією організацією, наприклад, хімічною, металургійною або цементною корпорацією, — ця концепція застосовується для диференціації джерел за величиною, для комплексної оцінки їх впливу на навколишнє середовище тощо.

Оскільки класифікація джерел на технологічні та регіональні блоки є надзвичайно складною, доцільно застосовувати концепцію джерела як технологічного блоку.

На металургійних підприємствах, які є важливим джерелом забруднення атмосфери, проводяться численні операції на стадіях агломерації, в доменних печах, в електродугових печах, кисневих конверторах, в ливарних, коксових та інших виробничих об'єктах, які роблять свій внесок у забруднення повітря. Цементні виробництва потребують близько 20 технологічних процесів (розмелювання, висушування, подрібнення, нагрівання в печах, охолодження в баштах, транспортування на стрічкових конвеєрах, транспортування готового продукту тощо), що супроводжуються забрудненням повітря, причому кожен з них має особливості і створює власні технічні проблеми. Найбільш складними технологічними блоками є хімічні підприємства. На одному заводі ряд виробничих процесів може спричинити викиди різних забруднюючих речовин, включно з газоподібними (наприклад, при виробництві азотної, сірчаної кислот, віскози та добрив, а також теплової енергії в котельнях).

У табл. 2.1 наведена загальна класифікація найпоширеніших промислових виробництв, які є значними забруднювачами атмосферного повітря [3].

Таблиця 2.1. Перелік виробництв, що забруднюють атмосферне повітря

Якщо як основний ідентифікаційний фактор розглядати ефект забруднення повітря, то не завжди можна класифікувати всі джерела на технологічні блоки або регіональні одиниці. Більш важливі й складні джерела доцільно класифікувати за типами виробництва на окремі технологічні процеси, причому менші за розміром і значенням виділяються відповідно до концепції регіональної одиниці.

2.1.2. Основи формування твердих і рідких забруднювачів атмосферного повітря

Численні дослідження вчених-екологів засвідчують, що зі всієї кількості забруднюючих речовин, які викидаються в атмосферне повітря, близько 90 % становлять газоподібні речовини і близько 10 % — тверді та рідкі частинки.

В атмосферу всього потрапляє близько 3 х 10° т газоподібних, рідких і твердих забруднювальних речовин. Зараз на частку людської діяльності припадає близько 10 % від цієї кількості. З інтенсивним розвитком промисловості кількість шкідливих викидів в атмосферу може збільшитися в декілька разів.

В індустріально розвинених країнах, таких як США, Англія, Німеччина, Японія та ін., кількість викидів в атмосферу забруднюючих речовин у цей час становить від 350 до 1000 кг за рік на одну особу. В 2010 році річні викиди шкідливих речовин в атмосферу, за прогнозами вчених, можуть сягнути приблизно 10° т.

Дамо характеристику викидам забруднюючих речовин, які відносять лише до антропогенних джерел, зокрема, на промислових підприємствах.

Викиди шкідливих речовин в атмосферу можна поділити на чотири групи: тверді, рідкі, теплові та парогазоподібні.

Причини утворення твердих речовин (виробничий пил) залежать від типу виробничого процесу та його характеру:

а) механічне оброблення різних речовин (буріння, розрівнювання, заповнення, подрібнення, розмелювання, полірування тощо);

б) транспортування сипких матеріалів (навантажувально-розвантажувальні процеси, просіювання, змішування тощо). У табл. 2.2 наведені середні концентрації пилу в повітрі робочих зон виробничих приміщень промислових підприємств за відсутності витяжної вентиляції [3].

Таблиця 2.2. Середні концентрації пилу в повітрі робочих зон виробничих приміщень

Одним із значних джерел викидів твердих речовин в атмосферу є металургійна промисловість, зокрема виробництва сирого чавуну (агломерація і доменні печі), сталі (кисневі конвертори та тандем-печі або двополюсні печі), феросплавів, ливарні дільниці та вагранки, коксові установки або генератори.

Основним небезпечним виділенням з доменних печей є колошниковий газ і доменний шлак, в яких є значна кількість пилу. Гранулометричний склад і концентрація та хімічний склад пилу в доменних газах суттєво відрізняються й залежать від фізичних і хімічних властивостей застосованої сировини. Кількість пилу, що утворюється в доменних печах, становить від 20 до 300 кг/т сирого чавуну, або від 2 до 30 % його виробництва. Концентрація пилу змінюється від 10 до 20 мг/м3. Хімічний склад пилу в процесі агломерації: 50 % заліза, по 10 % оксидів кремнію, кальцію та алюмінію, приблизно по 2 % вуглецю, сірки та оксиду магнію. Найбільшим джерелом виділення пилу на металургійних підприємствах є електродугові печі. З джерел літератури відомо, що на 1 т виробленої сталі виділяється 5—9 кг пилу.

Виділення твердих і рідких забруднень переважно базується за аналогічними принципами. їх зазвичай об'єднують у групу забруднень у вигляді "частинок".

Рідкі забруднення (туман, краплі) утворюються: а) при конденсації випарів; б) при розпилюванні або розтіканні рідин; в) у результаті хімічних або фотохімічних реакцій.

Пари можуть конденсуватися внаслідок охолодження в суміші з повітрям або іншим неконденсованим газом. Залежно від точки плавлення конденсованих речовин утворюються рідкі або інколи тверді частинки. Рідина знаходиться в рівновазі з парою при певній температурі й тиску. Якщо парціальний тиск пари в газі перевищує зрівноважуючий парціальний тиск насиченої пари при однаковій температурі, то вважають, що пара перенасичена. При досягненні критичного ступеня перенасичення починається конденсація. Пари речовин в газах конденсуються в основному на дрібнодисперсних пилових частинках унаслідок дії іонів, що знаходяться в атмосфері.

Теплові викиди трапляються під час спалювання, обпалювання, сушіння, плавлення, конденсування, карбонізації, газифікації, дистиляції тощо.