Конспект лекций по курсу «безопасность жизнедеятельности»

Вид материалаКонспект

Содержание


4.1. Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений
4.2. Мероприятия по защите атмосферы
Металлургические, машиностроительные
Большие мощности требуют дополнительного обоснования необходимой сверхнормативной минимальной санитарно - защитной зоны.
Подобный материал:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   19

4.1. Нормирование загрязнений воздушной среды вне помещений


Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест ПДКНМ регламентируются списком Минздрава N3086-84, в соответствии с которым устанавливаются:
  • Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКМР) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека. ПДКMР, предупреждает появление запахов, изменение биоэлектрической активности головного мозга, раздражающее действие и рефлекторные реакции у населения, а также острое влияние на здоровье при кратковременном воздействии в период подъемов концентраций
Субсенсорная реакция - - это реакция на раздражители, интенсивность которых лежит ниже порога ощущения. Развитию субсенсорных реакций способствует снижение возбудимости анализатора (по Г.В.Гершуни).
  • Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКСС) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. ПДКCC, предупреждает общетоксическое, канцерогенное, мутагенное и другие влияния при длительном поступлении атмосферных загрязнений в организм.

ПДКМР используется при установлении научно-технических нормативов — предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДКМР. ПДКСС рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКСС может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.

Селитебная зона - часть территории населенного пункта, занятая жилыми зданиями, спортивными сооружениями, зелеными насаждениями и местами кратковременного отдыха населения, а также предназначенная для их размещения в будущем. Селитебная территория - часть территории, занятая городами и поселками городского типа, а также предназначенная для городского строительства.

В любом случае ПДКMРПДКCC

Помимо ПДКНМ в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 устанавливается предельно допустимый выброс ПДВ вредных веществ в атмосферу.

ПДВ - это выброс вредных веществ в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ от данного источника и от совокупности прочих источников (с учетом перспективы развития) не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДКНМ, т.е.

С + СФ ПДКНМ,

где С - концентрация вредного вещества в приземном слое, создаваемая расчетным источником и СФ - фоновая концентрация от прочих источников

ПДВ устанавливается отдельно для крупных источников (выбросы ТЭС, промышленных предприятий), а также для групп неорганизованных выбросов и мелких одиночных источников (вентиляционные выбросы, выбросы энергоустановок). Отдельно установлены ПДВ для автотранспортных средств с бензиновым и дизельным ДВС, авиатранспорта в летных условиях и при стендовых испытаниях ГТДУ и т.д. по различным источникам загрязнений.

Для оценки влияния на среду регламентируются ПДК атмосферных загрязнений для растений. В этом случае порогом является минимальное изменение скорости фотосинтеза под влиянием загрязнений.

ПДКР- это концентрация газа, при которой после 5 мин действия наблюдается уменьшение фотосинтеза более, чем на 10%.

4.2. Мероприятия по защите атмосферы


При решении задач, связанных с защитой атмосферы, реализуется комплекс мероприятий, ограничивающих поступление в среду ВВ. Последовательно к ним относятся:
  • архитектурно-планировочные;
  • организация санитарно-защитных зон;
  • технологические;
  • газоочистка и пылеулавливание;
  • рассеивание выбросов.

а) архитектурно-планировочные мероприятия

В основном они связаны с оптимизацией взаиморазмещения промышленных предприятий и районов жилой застройки на стадии выбора строительных площадок. Предварительный выбор обеспечивает снижение воздействие загрязнений при постоянстве валового выброса и экономию средств на газоочистку и организацию СЗЗ. Эти мероприятия состоят в следующем:
  • предприятия высокого класса вредности не должны располагаться в зонах с повышенным потенциалом загрязнений (т.е. с предельной величиной СФПДК);
  • предприятия с большим выбросом вредных веществ не размещаются в местах застоя воздуха (в низинах, котлованах, в зонах с температурными инверсиями);
  • площадки жилой застройки должны быть ниже площадок предприятий для того, чтобы выбросы не попадали в приземный слой застройки;
  • производственные здания и сооружения располагаются за чертой населенных пунктов, с подветренной стороны от них и с учетом розы ветров, обеспечивающей рассеивание загрязнений вне жилой застройки;
  • расположение зданий на промплощадке должно способствовать сквозному проветриваванию и соответствовать принципу зонирования (от менее к более вредному по направлению ветра);
  • мелкие выбросы объединяются в централизованные, что увеличивает разрывы между местами выброса и забора чистого воздуха, а также сокращает расходы на вентиляционное оборудование;
  • воздухозабор организуется вдали от источников загрязнений- мест возможных аварий технологического оборудования, коммуникационных коридоров, зон слива и розлива продуктов производства, хранилищ токсичных веществ, вентиляционных выбросов и т.п.


б) организация санитарно-защитных зон


В соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1031-01 предусмотрено, что объекты, являющиеся источниками различных видов загрязнений (физических, химических и других), следует отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами СЗЗ. Минимальные размеры санитарно-защитных зон устанавливаются в зависимости от мощности, условий эксплуатации, концентрации объектов на ограниченной территории, характера и количества, выделяемых в окружающую среду токсических и пахучих веществ, создаваемого шума, вибрации и других вредных физических факторов.

Практически ширина зоны зависит от интенсивности загрязнения объектом среды или класса предприятия. Нормы устанавливают 5 классов машиностроительных предприятий и соответствующие им параметры СЗЗ:
  • К I,II и III классам относятся комбинаты черной металлургии (более 1 млн. т/год чугуна и стали), предприятия по выплавке и вторичной переработке цветных металлов в количестве более 3000 т/год, чугуна при общем объеме доменных печей до 1500 м3 и стали. Эти классы различаются между собой, в основном, объемами производства;
  • К IV классу относятся производства металлообрабатывающей промышленности с чугунным, стальным (в количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем, предприятия, имеющие небольшие литейные и другие горячие цеха по выплавке чугуна (при общем объеме доменных печей менее 500 м3), чугунного фасонного литья (до 20 тыс. т/год), переработке цветных металлов (до 1000 т/год ), предприятия, производящие оборудование и приборы электротехнической промышленности (освинцованного кабеля и т.п.).
  • К V классу относятся предприятия без литейных, но с другими термическими цехами где производится обработка металлов в горячем и раскаленном состоянии.

Параметры санитарно-защитных зон

Параметры

Класс предприятия

-

I

II

III

IV

V

Ширина, м

1000

1000

500

300

100

50

Площадь насаждений, %

40

50

60


Ширина зоны может быть увеличена (но не более чем в 3 раза) относительно базовой:
  • при малой эффективности или отсутствии необходимых способов очистки;
  • при необходимости размещения жилой застройки с подветренной стороны по отношению к предприятию;
  • в условиях неблагоприятной розы ветров и других климатических факторов (штиль, туманы, температурная инверсия).

СЗЗ не может быть использована для расширения промышленной или жилой территории, а также для размещения объектов лечебного, социально-культурного и бытового назначения общего пользования. Допускается размещение в зоне объектов более низкого класса вредности, чем основное производство- гаражи, склады, стоянки, административные здания и другие подразделения этого производства.

В случае загрязнения предприятием среды вредными веществами их концентрация при прохождении через СЗЗ должна уменьшиться вдвое. Для повышения эффективности очистки СЗЗ озеленяются газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, такими как акация белая, клен яснолистный, культурные формы хвойных деревьев, тополь и др. Ширина полосы озеленения со стороны жилого массива должна составлять не менее 20 м при ширине зоны до 100 м и не менее 50 м в других случаях.

Насаждения в СЗЗ могут быть двух видов. Одни представляют собой посадки плотной структуры изолирующего типа, которые создают преграду на пути загрязненного потока и эффективно поглощают осаждающиеся вредные вещества, другие- посадки ажурной структуры, выполняющие роль механического и биологического фильтра.

При планировании СЗЗ учитываются требования пожарной безопасности (пожарные проезды и разрывы) и возможности полива, особенно при выбросах свинца.

Металлургические, машиностроительные

и металлообрабатывающие предприятия и производства


Класс I - санитарно - защитная зона 1000 м.

1. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом более 1 млн. т/год чугуна и стали.

Большие мощности требуют дополнительного обоснования необходимой сверхнормативной минимальной санитарно - защитной зоны.

2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве более 3000 т/год.

3. Производство по выплавке чугуна непосредственно из руд и концентратов при общем объеме доменных печей до 1500 м3.

4. Производство стали мартеновским и конверторным способами с цехами по переработке отходов (размол томасшлака и т.п.).

5. Производство по выплавке цветных металлов непосредственно из руд и концентратов (в т.ч. свинца, олова, меди, никеля).

6. Производство алюминия способом электролиза расплавленных солей алюминия (глинозема).

7. Производство по выплавке спецчугунов; производство ферросплавов.

8. Предприятия по агломерированию руд черных и цветных металлов и пиритных огарков.

9. Производство глинозема (окиси алюминия).

10. Производство ртути и приборов с ртутью (ртутных выпрямителей, термометров, ламп и т.п.).

11. Коксохимическое производство (коксогаз).


Класс II - санитарно - защитная зона 500 м.

1. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей от 500 до 1500 м3.

2. Комбинат черной металлургии с полным металлургическим циклом мощностью до 1 млн. т/год чугуна и стали.

3. Производство стали мартеновским, электроплавильным и конверторным способами с цехами по переработке отходов (размол томасшлака и пр.) при выпуске основной продукции в количестве до 1 млн. т/год.

4. Производство магния (всеми способами, кроме хлоридного).

5. Производство чугунного фасонного литья в количестве более 100 тыс. т/год.

6. Производство по выжигу кокса.

7. Производство свинцовых аккумуляторов.

8. Производство самолетов, техническое обслуживание.

9. Предприятия автомобильной промышленности.

10. Производство стальных конструкций.

11. Производство вагонов с литейным и покрасочным цехами.


Класс III - санитарно - защитная зона 300 м.

1. Производство цветных металлов в количестве от 100 до 2000 т/год.

2. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве от 2 до 3 тыс. т/год.

3. Производство по размолу томасшлака.

4. Производство сурьмы пирометаллургическим и электролитическим способами.

5. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 20 до 100 тыс. т/год.

6. Производство цинка, меди, никеля, кобальта способом электролиза водных растворов.

7. Производство металлических электродов (с использованием марганца).

8. Производство фасонного цветного литья под давлением мощностью 10 тыс. т/год (9500 т литья под давлением из алюминиевых сплавов и 500 т литья из цинковых сплавов).

9. Производство люминофоров.

10. Метизное производство.

11. Производство санитарно - технических изделий.

12. Предприятия мясомолочного машиностроения.

13. Производство шахтной автоматики.

14. Шрифтолитейные заводы (при возможных выбросах свинца).

15. Производство кабеля голого.

16. Производство щелочных аккумуляторов.

17. Производство твердых сплавов и тугоплавких металлов при отсутствии цехов химической обработки руд.


Класс IV - санитарно - защитная зона 100 м.

1. Производство по обогащению металлов без горячей обработки.

2. Производство кабеля освинцованного или с резиновой изоляцией.

3. Производство чугунного фасонного литья в количестве от 10 до 20 тыс. т/год.

4. Предприятия по вторичной переработке цветных металлов (меди, свинца, цинка и др.) в количестве до 1000 т/год.

5. Производство по выплавке чугуна при общем объеме доменных печей менее 500 м3.

6. Производство тяжелых прессов.

7. Производство машин и приборов электротехнической промышленности (динамомашин, конденсаторов, трансформаторов, прожекторов и т.д.) при наличии небольших литейных и других горячих цехов.

8. Производство приборов для электрической промышленности (электроламп, фонарей и т.д.) при отсутствии литейных цехов и без применения ртути.

9. Предприятия по ремонту дорожных машин, автомобилей, кузовов.

10. Производство координатно - расточных станков.

11. Производство металлообрабатывающей промышленности с чугунным, стальным (в количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем, без литейных цехов.

12. Производство металлических электродов.

13. Шрифтолитейные заводы (без выбросов свинца).

14. Полиграфические комбинаты.

15. Фабрика офсетной печати.

16. Типографии с применением свинца.


Класс V - санитарно - защитная зона 50 м.

1. Производство котлов.

2. Предприятия пневмоавтоматики.

3. Предприятие металлоштамп.

4. Предприятие сельхоздеталь.

5. Типографии без применения свинца (офсетный, компьютерный набор).


в) технологические мероприятия

Радикальной защитой атмосферного воздуха является создание замкнутых технологических процессов, при которых отсутствуют выбросы, а также производств с безотходной технологией. Вместе с тем эти принципы не могут быть реализованы во всех сферах деятельности. Менее радикальными, но обеспечивающими допустимые санитарные условия жизнедеятельности являются:
  • создание технологических схем, уменьшающих загрязнение среды;
  • замена вредных веществ безвредными или менее вредными (перевод котельных с твердого топлива и мазута на газ);
  • перепрофилирование или ликвидация производства;
  • очистка сырья от вредных примесей (например, удаление серы из топлива);
  • замена сухих способов переработки пылящих материалов (например, замена сухого помола на мокрый в цементной промышленности) и герметизация гидро-и пневмотранспорта для пылящих материалов;
  • замена пламенного горения электрическим нагревом, что ведет к ликвидации продуктов сгорания;
  • замена периодических процессов непрерывными, что исключает залповые выбросы (открытие люков, дренаж).


г) газоочистка и пылеулавливание

Вредные вещества поступают в воздух в различных агрегатных состояниях. Это пары, газы, твердые и жидкие частицы. Пары и газы образуют с воздухом газо-и парообразные смеси, а механические частицы- аэрозоли.



Такое разнообразие веществ, их физико-химических свойств и условий поступления в среду предполагает наличие различных методов и устройств для очистки. В зависимости от вида очищаемой среды методы очистки подразделяются на две группы- механическое улавливание для очистки аэрозолей и физико-химическое связывание и преобразование ВВ в газо-и парообразных смесях.

Очистка аэрозолей от механических примесей

В зависимости от преобладания той силы, которая действует на частицу при отделении ее от воздушного потока, пылеуловители объединяются в 3 группы:
  • гравитационные и инерционные, в которых частицы, соответственно, осаждаются из медленно движущегося (ламинарного) потока под действием силы тяжести или отделяются от потока при его вращении (центробежные циклоны), или при резком изменении направления (инерционные и жалюзийные пылеуловители). Эффективность очистки возрастает, когда частицы проходя через уловитель, поглощаются распыленными в его объеме каплями или жидкой пленкой, стекающей по внутренним поверхностям аппарата. Эти устройства удаляют частицы различных размеров ( =30...40 мкм- гравитационные, = 20...30 мкм- инерционные, =0,3...1 мкм- мокрые);
  • фильтрующие, улавливающие твердые частицы “вторичным” пористым слоем, образующимся со временем на поверхности фильтра, а жидкие- волокнистыми мелкопористыми материалами. Высокая эффективность очистки объясняется соизмеримостью размеров пор и осаждаемых частиц. Для фильтрации твердых частиц используются зернистые слои (гравий, керамзит и др.), а также гибкие, полужесткие и жесткие пористые материалы (ткани, пенополиуретан, вязанные, тканные и проволочные сетки, пористая керамика и т.п.). Фильтрация используется для очистки как от крупно- , так и от мелкозернистых частиц с =0,05...0,5 мкм. Для повышения качества очистки фильтровальные поверхности смачиваются (обычно маслом). Со временем поверхность загрязняется, поэтому необходима замена или регенерация фильтра (промывка, продувка, встряхивание и т.п.). Фильтрация жидких частиц осуществляется туманоуловителями и отличается только сбором жидкости при ее стекании и видами регенерации;
  • электрические, в которых происходит электризация частиц пыли и осаждение последних на осадительных электродах. Степень очистки достигает 0,999. Этот принцип используется также и для улавливания туманов минеральных масел, пластификаторов и др. жидких частиц.

Очистка смесей от газо- и парообразных примесей

Для очистки используются следующие методы:
  • адсорбция, поглощение паро- и газообразных примесей твердыми активными веществами (активированные угли, ионообменные смолы, силикагели и др.). Этот метод основан на физических свойствах данных веществ с ультратонкой структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности токсичные компоненты смеси. Адсорбция особенно эффективна при очистке смесей с большими концентрациями ВВ;
  • хемосорбция, поглощение и химическое связывание газо-и парообразных примесей твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых соединений. Это практически единственный метод очистки от оксидов азота;
  • термическая нейтрализация, окисление горючих токсичных компонентов до образования менее вредных веществ при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод эффективен при больших концентрациях и объемах выбросов ВВ, но не содержащих серу, фосфор, галогены и другие особенно вредные компоненты. Нейтрализация разделяется на три вида: термическое окисление (дожигание), прямое и каталитическое сжигание. Термическое окисление используют при высокой температуре очищаемой смеси отходящих газов, но при недостатке О2, или когда концентрация горючих примесей недостаточна для самостоятельного процесса горения. В этих случаях дожигание проводят, соответственно, либо с подачей О2 , либо при нагреве смеси и последующем ее вдуве в рабочую зону, в которой сжигают высококалорийный газ. Прямое сжигание применимо когда большая часть энергии, необходимой для сгорания, сосредоточена в очищаемой смеси. (больше 50% общей теплоты сгорания). Системы огневого обезвреживания обеспечивают эффективность очистки 0,9 ... 0,99. Каталитическое сжигание используют для превращения токсичных компонентов в безвредные или менее вредные вещества в присутствии катализаторов. Этот способ нейтрализации эффективен для обезвреживания органических соединений и оксида углерода, очистки толуола в выбросах цехов окраски. Степень очистки достигает 0,98. Каталитические методы используются для нейтрализации выхлопных газов автотранспорта.

Каждый из рассмотренных методов имеет свою область применения. В ряде случаев он может быть единственно возможным. Эти методы имеют и свои характерные недостатки:
  • гравитационные пылеуловители малопроизводительны и имеют большие габариты;
  • из-за абразивного воздействия высокоскоростных твердых частиц велик износ элементов в инерционных пылеуловителях;
  • вода в мокрых аппаратах может при контакте с некоторыми видами пылей менять свои химические свойства и явиться причиной загрязнений водоемов;
  • срок службы фильтров ограничен из-за износа при работе и регенерации;
  • со временем возрастает гидравлическое сопротивление и уменьшается производительность фильтров;
  • тепловой режим в электрофильтрах ограничен по условиям взрывоопасности очищаемой смеси;
  • при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу образуются продукты по токсичности во много раз превышающие исходную смесь;
  • при термической нейтрализации возможно образование более вредного компонента, чем в исходном веществе, например, оксидов азота;
  • присутствие железа, свинца, кремния и фосфора сокращает срок службы многих катализаторов или подавляет их активность.

д. Рассеивание выбросов в атмосфере

Для многих промышленных и бытовых объектов, химических производств, металлургических заводов и т.д. наряду с очисткой наиболее эффективной мерой является организованный выброс в воздушную среду вредных веществ. Этот метод иногда является единственно возможным (например, пока нет рентабельных методов очистки от сернистого ангидрида и окислов азота, образующихся при работе ТЭС). Загрязняющие выбросы отводятся на большую высоту. Благодаря непрерывному турбулентному движению атмосферы ВВ уносятся и рассеиваются далеко от жилой застройки. Некоторые вещества на большой высоте конденсируются, вступают в реакции с другими веществами, входят в естественные круговороты.

В зависимости от высоты выбросов источники могут быть затененными, которые располагаются в аэродинамической тени здания на высоте 2,5 НЗД. и незатененными. К ним относятся, например, высокие трубы и источники, удаляющие загрязнения на высоту более 2,5 НЗД. (НЗД – высота здания около трубы).

По организации выброса источники подразделяются на точечные и линейные:
  • точечные сосредоточены в одном месте и могут быть затененными и незатененными;
  • линейные имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру. Они обычно являются затененными. Это аэрационные фонари, одиночные выбросы и окна, рассредоточенные вдоль фасада или крыши здания и т.д.

Основное внимание на практике уделяется точечным источникам (незатененным высоким трубам и затененным) и линейным- аэрационным фонарям.

По мере удаления от незатененной высокой трубы формируются 3 зоны загрязнения приземного слоя атмосферы:
  1. зона переброса, характеризующаяся относительно небольшими концентрациями ВВ;


СХ

НТ

  1. зона задымления с максимальным содержанием ВВ. В зависимости от метеорологических условий длина зоны L=10-49НТ. Наиболее опасна для человека и окружающей среды;
  2. зона постепенного снижения уровня загрязнений


Рис. 4. Характерные зоны загрязнения

Основным фактором, влияющим на рассеивание является высота трубы, при расчете которой учитывается условие СmФПДКНМ

Минимальная высота НТ для рассеивания выбросов, имеющих температуру выше температуры среды, определяется по формуле:

,

где А- коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия подъема; М- масса ВВ, выбрасываемого в единицу времени; F- коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц; m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода смеси; Q- расход смеси из трубы; Т- разность между температурами среды и смеси.

Величина ПДК при расчете принимается:
  • для населенных мест ПДК=ПДКМР;
  • для СЗЗ, зон отдыха, курортов, санаториев ПДК=0,8ПДКМР.

Значительная часть ВВ поступает в атмосферу из низких затененных источников. Спецификой при расчете является изменение окружающими зданиями направления и скорости ветра, образование циркуляционных зон и т.д. Если для незатененных источников важно определить Нmin, то для существующей застройки этот параметр не рассчитывается, т.к. он уже задан высотой здания. Основным расчетным параметром в этом случае является концентрация ВВ от затененных источников (труб, аэрационных фонарей и т.п.) в приземном слое

Для затененных труб на здании высотой НЗД



где - коэффициент скорости ветра; Е, k- коэффициенты, зависящие от геометрических параметров здания; D- диаметр горловины трубы; Г- вертикальная скорость струи на выходе.

Для аэрационного фонаря

,

где q- количество теплоты в уходящем воздухе на 1 погонный метр фонаря; m-количество ВВ, выбрасываемых на 1 погонный метр. Эти же зависимости позволяют определить ПДВ при условии, что численно ПДВ эквивалентны расходу ВВ (величины М и m в формулах). Правила установления ПДВ для предприятий оговорены в ГОСТ 17.2.3.02-78. Там же определена система контроля ПДВ. При этом основными являются прямые методы измерения концентраций и расходов в местах выброса.

В соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 предусмотрены стационарный, маршрутный и передвижной посты наблюдения за состоянием атмосферы. Максимальное удаление от объекта составляет 20 км по направлению ветра от источника. В период неблагоприятных метеорологических условий наблюдения проводятся через каждые 3 ч.