Общий обзор способов защиты атмосферного воздуха

Способность атмосферного воздуха к самоочищению

 

Процесс снижения в атмосферном воздухе концентрации вредных веществ зависит от множества климатических и географических факторов.

Самоочищение путем выноса и атмосферы зависит от климатических условий включающих скорость и направление ветра, условий переноса и распространения примесей в атмосфере, интенсивности солнечной радиации, определяющей фотосинтез, количества и продолжительности атмосферных осадков, вымывающих примеси. На территории стран СНГ выделено 4 типа зон по потенциалу загрязнения атмосферы, который отражает способность накопления и выноса вредных примесей: I – зона с низким, II – умеренным, III - повышенным, IV - высоким потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА). В основном отнесение к той или иной зоне зависит от частоты приземных инверсий и повторяемости штилей.

Это находит свое отражение при расчетах рассеивания примесей в атмосфере.

Так, максимальная приземная концентрация примеси в мг/м3 в приземном слое атмосферы для точечного нагретого источника, например заводской трубы определяется по формуле:

 

(3.4)

где А – коэффициент определяемый степенью стратификации атмосферы, m,n коэффициенты характеризующие условия выхода выбросных газов из источника, η – коэффициент рельефа местности, M – массовый выброс примеси г/с, F – коэффициент, учитывающий концентрацию пыли в выбросе (только для расчета приземной концентрации при наличии в выбросе частиц пыли).

Например, для Восточно-Казахстанской области этот коэффициент равен 200, а для Московской области (Россия) он равен 180, т. е. при наличии в обеих областях одинаковых источников выброса и одинаковых метеорологических условий, максимальная приземная концентрация в ВКО будет (200 : 180) на 11% выше, чем в Московской области.

Существенное влияние на перенос оказывает ландшафтная составляющая и орография местности. Так, при наличии вблизи точечного источника горной гряды или долины максимальная приземная концентрация может быть до 2,5 раз больше, чем при их отсутствии, так как коэффициент рельефа изменяется в пределах от 1 до 2,5.

Атмосферные осадки способны выносить из атмосферы пыль, щелочные и кислые компоненты, при этом их концентрация в атмосфере уменьшится, но в дождевой воде увеличится (кислые дожди).

 


Более целесообразно и эффективно предотвращать выбросы в атмосферу, так как мероприятия по устранению последствий загрязнения воздушного бассейна мало эффективны, более трудоемки и дорогостоящи, а зачастую невыполнимы в силу огромных масштабов воздействия.
Необходимо предупредить действие выбросов на снижение урожайности и качество сельскохозяйственных культур, растущих на прилегающих к предприятиям землях, проводя мелиорацию земель, нейтрализацию вредных веществ, накапливающихся в почвах.

Приоритетность планируемых мероприятий может быть определена с помощью индекса приоритетности, который рассчитывается по формуле:

, (3.5)

где Mi – масса выброса i -того вещества, т/г; ПДКi – среднесуточная предельно до-пустимая концентрация i–го вещества, мг/м3; n- количество загрязняющих ве-ществ; αi- безразмерный коэффициент относительной опасности, позволяющий соотнести степень вредности i-го вещества с вредностью сернистого ангидрида, который приведен в таблице 3.6.

 

Таблица 3.6 – коэффициент относительной опасности

 

Класс опасности вещества
Коэффициент αi 1,7 1,3 1,0 0,9

 

Мероприятия по охране атмосферы разделяются на общие и специальные.
Общие мероприятия, способствующие улучшению состояния воздуш-ного бассейна в районе горного предприятия включают:

1) территориально-планировочные, предусматривающие размещение объектов горного производства и источников пылегазовыделений с учетом прежде всего розы ветров, а также планомерность нарушения и восстановления земель;
2) мероприятия по уменьшению площадей эродируемых техногенных по-верхностей посредством оптимизации параметров техногенных образований: открытых горных выработок, отвалов, хвостохранилищ, складов минерального сырья;
3) рекультивация нарушенных земель для использования их в народном хозяйстве с целью получения прибыли и предотвращения ветровой эрозии;
4) утилизация отходов производства, комплексное использование минера-льных ресурсов, способствующих уменьшению как площадей эродируемых по-верхностей, так и объемов пылегазовыделений и предотвращению загрязнения.
Специальные мероприятия, непосредственно направленные на предот-вращение загрязнения атмосферного воздуха включают в себя следующее:
1) мероприятия по улучшению качества воздуха непосредственно взоне горных работ путем предотвращения или снижения пылегазовыделений различными объектами и источниками в технологической цепи производства;
2) мероприятия по улавливанию, отводу, очистке пылегазовых выбро-сов;
3) мероприятия межотраслевого характера, например, по улучшению газового баланса взрывчатых веществ и т.д.

Для тех или иных объектов или источников загрязнений атмосферы могут применяться как отдельные средства и способы, так и их комбинации.

Основой воздухоохранных мероприятий на карьерах является ком-плексный подход к их разработке и реализации. Для каждого из источников вредных выбросов в атмосферу имеются типовые технические решения по уменьшению выделения загрязняющих веществ, обоснованы пределы дости-гаемой эффективности от их внедрения, определена номенклатура серийно выпускаемого газоулавливающего оборудования, пригодного для применения в условиях горных разработок.

Основными направлениями этой работы являются:

- применение технических средств и технологических процессов производства с минимальным выделением загрязняющих веществ в атмосферу карьеров;

- локализация и подавление вредных веществ непосредственно в местах их образования (гидроорошение, обработка пылесвязующими составами, заиливание и др.);

- очистка промышленных выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ с помощью специальных устройств (циклоны, скрубберы, фильтры и т.д.) .

Мероприятия по охране атмосферного воздуха при открытых горных работах приведены в таблице 3.7.

 

Таблица 3.7 – мероприятия по охране атмосферы при открытых горных работах

 

Источники и факто-ры загрязнения от-крытых горных ра-бот Характеристика источников и фак-торов загрязнения Меропрятия по охране атмосферы
Общие Специальные
1 2 3 4
Природные и технологические процессы Сосредоточенные, крупно-площадные выбросы Оптимизация пара-метров с учетом природных усло-вий, застройки тер-ритории, совершен-ствования техноло-гических операций   Очистка выброс-ных газов сосредо-точенных источни-ков выброса

Продолжение таблицы 3.4

 

Эрозия поверхностей горных выработок уступов, площадок, берм. Крупноплощадные выделения перио-дического действия Управление пара-метрами горных выработок Закрепление по-верхностей эрозии, пылеподавление
Перевозка горной массы автотранспортом Рассредоточенные выделения и выб-росы постоянного действия Применение эколо-гически и техниче-ски эффективных видов транспорта Связывание,подав-ление пыли на до-рогах, поверхнос-ти транспортируе-мой горной масссы
Буровые работы Рассредоточенные выбросы постоян-ного действия Совершенствова-ние техники и тех-нологии бурения Связывание и улавливание пыли
Массовые взрывы и другие взрывные работы Рассредоточенные выбросы периоди-ческого действия Совершенствова-ние технологии взрывных работ Предварительное увлажнение масси-ва, специальные виды забойки, по-дбор ВВ по газо-вому балансу, ув-лажнение массива после взрывных работ, пылеподав-ление
Отбойка, погрузка, транспортирование горной массы Рассредоточенные выделения посто-янного действия Совершенствование техники и техноло-гии операций Связывание и по-давление пыли

 

Для борьбы с пылью при погрузочных работах и при транспортировке по-лучили распространение гидроорошение, механические устройства и аппараты для пылеподавления (укрытия, оснащенные аспирацией, и ограждения), физи-ко-химические методы (пена, искусственный снег, пылесвязывающие вещест-ва).
Применение аспирационных укрытий позволяет осуществлять лока-лизацию источников пылеобразования и последующую очистку запыленного воздуха в пылеулавливающих аппаратах. При выборе схем аспирации обычно исходят из компоновки технологического оборудования и условий его применения.Для этой цели используют различные формы и конструкции укрытий, обеспечивающих равномерное разрежение воздуха по укрытиям и исключающих выбиваниепыли в рабочую зону. Предусмотрена также взаимная блокировка приводов технологического оборудования и вентилятора в системе аспирации для очистки аспирационного воздуха.

Для очистки аспирационного воздуха, поступающего от транспортных средств с запыленностью < 5г/м3,устанавливаются мокрые или батарейные циклоны сухой очистки, а при концентрации пыли > 5г/м3 - две ступени пыле-улавливающих аппаратов. Общая степень очистки может достигать 90—99 %.
Проблема предотвращения сдувания пыли с открытых штабелей сыпучих материалов решается с помощью специальных ограждений, уноса пыли с больших поверхностей — путем сооруженияветрощитных барьеров. Перспективным направлением в этих случаях является формирование пылевлагосвязующихпокрыти пылящих поверхностей изестественных и искусственных материалов.

Возможный путь снижения пылеобразования и очистки от взвешенной пыли – использование воды в твердом агрегатном состоянии в виде снега и мелких ледяных кристаллов. Малая плотность снега,большая площадь поверхности, определяющая высокую пылеемкость, отсутсвие смерзания материала и дополнительнго загрязненя окружающей среды – преимущества данного метода пылеподавления при низких температурах воздуха.

Одно из перспективных направлений – использование воздушно-механической пены. Использование этого метода затрудняется в зимний период.

Санитарная очистка отходящих газов от диоксида серы, образующейся при сжигании угля в энергетических установках, осуществляется несколькими способами: мокрым (известняковый, известковый, магнезитовый, аммиачный), сухим (содовый, пиролюзитный), вдуванием связующих компонентов непосре-дственно в топку. Однако разработанные и испытанные в производственных масштабах различные способы очистки от диоксида серьх сложны и дорогосто-ящи, требуют специальных мероприятий по переработке и утилизации попут-ных продуктов, поэтому они чаще всего применяются в смежных отраслях про-мышленности, выбросы которых велики по сравнению с выбросами горных предприятий.
Очистка отходящих газов от оксидов азота и углерода, несмотря на мно-гообразие апробированнык методов, не получила широкого промышленного применения в странах СНГ и за рубежом, поскольку предложенные для этой цели аппараты оказались технологически сложными и дорогостоящими, малопригодными для работы в загрязненной среде.
Дальнейшее повышение эффективности мероприятий по охране атмосферного воздуха от пылегазовых загрязнений на карьерах возможно путем перехода на малоотходные и безотходные технологии производства, обеспечивающие минимальное выделение вредных примесей в атмосферу, создания и освоения систем автоматического контроля и прогнозирования загрязнения атмосферного воздуха в рабочих зонах для принятия оперативных мер по их уменьшению, применения новых средств пылегазоочистки с учетом специфики промышленных производств и природно-климатических условий.