Лекции по курсу «Системы защиты среды обитания» 1.Цели и

Лекции по курсу «Системы защиты среды обитания»
1.Цели и задачи курса.
Предмет и содержание курса, его цели, задачи и связь с другими
дисциплинами специальности.
Основные определения:
Биосфера - это область распространения жизни на Земле, включающая
населенную организмами верхнюю часть земной коры, воды рек, озер,
водохранилищ, морей, океанов и нижнюю часть атмосферы (тропосферу).
Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой процессы
обмена веществ и энергии происходят главным образом за счет
жизнедеятельности организмов.
Существование человечества в обстановке экологического кризиса при
экспоненциальном росте народонаселения планеты и росте городов
характеризуется целым рядом грозных симптомов.
Атмосфера загрязняется промышленными выбросами, содержащими оксиды
серы, азота, углерода, углеводороды, частицы пыли. В водоемы и реки
попадают нефть и отходы нефтепродуктов, вещества органического и
минерального происхождения; в почвенный покров - шлаки, зола,
промышленные отходы, кислоты, соединения тяжелых металлов. Множество
разработанных технологических процессов привело к росту числа токсичных
веществ, поступающих в окружающую среду.
Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей,
поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу
примесей,
выделяемых
естественными
источниками,
относят:
пыль(растительного,
вулканического,
космического
происхождения,
возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли); туман, дымы и газы
от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения;
различные продукты растительного, животного и микробиологического
происхождения.
Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными,
например выпадение космической пыли, либо кратковременными
стихийными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов.
Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является
фоновым и мало изменяется с течением времени.
Более устойчивые зоны с повышенными концентрациями загрязнений
возникают в местах активной жизнедеятельности человека, в основном в
крупных городах. Выбросы промышленных предприятий, энергетических
систем и транспорта в атмосферу, водоемы и недра достигли таких размеров,
что в ряде районов планеты уровни загрязнений значительно превышают
допустимые санитарные нормы. Это приводит, особенно среди городского
населения, к увеличению количества хронических заболеваний людей, в том
числе хроническим бронхитом, астмой, аллергией, ишемической болезнью,
различными онкологическими заболеваниями.
1
Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими
атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы S0 2, оксиды азота
NO, углеводороды СnНm и пыль. Кроме того, вентиляционные выбросы
заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной,
хромовой и других минеральных кислот, органические растворители. В
настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих
атмосферу, их количество все увеличивается.
Неблагоприятное влияние на жизнедеятельность человека оказывают также
шум многих звуковых диапазонов, вибрации, а также воздействия
электромагнитных полей и различных излучений (ультрафиолетовых,
инфракрасных, световых, ионизирующих).
Общая характеристика методов (рис.1) и средств защиты среды обитания:
защита расстоянием (санитарно-защитные зоны), временем пребывания в
зоне негативного воздействия рассеиванием примесей, применением средств
защиты.
Общая классификация систем защиты и основные принципы их выбора и
применения: обеспечение допустимого негативного воздействия на среду
обитания, комплексность в решении проблемы защиты среды обитания и
человека, эксплуатационные характеристики системы, ее стоимость.
Основные показатели, необходимые для проектирования и выбора системы
защиты и разработки технического задания на ее разработку.
2
Рис.1. Классификация методов защиты окружающей природной среды.
3
2. Системы защиты атмосферы.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются
промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции,
животноводческие комплексы. Каждый из этих источников связан с
выделением большого количества специфических токсичных веществ,
иногда не поддающихся сразу идентификации, хотя номенклатура
многотоннажных загрязнений сравнительно мала.
Предприятиями химической промышленности выбрасываются пыль,
содержащая неорганические и органические вещества, и газы: С02, СО, NH3,
S02, NOx, HF, HC1, SF4, H2S и др. Воздушные выбросы нефтедобывающей и
нефтеперерабатывающей
промышленности
содержат
углеводороды,
сероводород и дурнопахнущие газы.
Заводы промышленности строительных материалов выбрасывают пыль,
фториды, диоксиды серы и азота. Выхлопные газы автомобилей содержат
примерно 200 веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и
тетраэтилсвинец. Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы,
содержащие оксиды серы, азота и углерода, золу; металлы.
Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или
периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за
короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество
вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании
быстрогорящих отходов производства на специальных площадках
уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли
секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных
работах и авариях.
Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступают твердые,
жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества,
поэтому по агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые,
жидкие, газообразные и смешанные.
Классификация методов и аппаратов пылеулавливания и улавливания
газовых примесей (рис.2).
Основные
характеристики
аппаратов:
эффективность
очистки,
аэродинамическое сопротивление, эксплуатационные и энергетические
показатели.
Очистка газов в пылеосадительных камерах и аппаратах сухой инерционной
очистки. Гравитационные и инерционные пылеуловители.
Теоретические основы отделения пыли в гравитационном и инерционном
полях.
Пылеосадительные
камеры.
Простейшие
инерционные
пылеуловители. Жалюзийные пылеуловители.
Центробежные пылеуловители. Теоретические основы сепарации пыли в
центробежном поле.
Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных
типов. Газовый поток вводится в циклон через патрубок по касательной к
внутренней поверхности корпуса и совершает вращательно-поступательное
движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы
4
частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с
частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в
бункер, происходит при повороте газового потока в бункере на 180°.
Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из
бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную
трубу. Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера.
Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит
вынос пыли с потоком через выходную трубу. Все практические задачи по
очистке газов от пыли с успехом решаются цилиндрическими и коническими
циклонами. Для конструирования циклонов принят следующий ряд
внутренних диаметров D, мм: 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000,
1200 1400, 1600, 1800, 2000, 2400 и 3000.
Для всех циклонов бункеры имеют цилиндрическую форму диаметром Dб,
равным 1,5 D для цилиндрических и (1,1-1,2) D для конических циклонов.
Высота цилиндрической части бункера составляет 0,8 D, днище бункера
выполняется с углом 60° между стенками, выходное отверстие бункера имеет
диаметр 250 или 500 мм.
Избыточное давление газов, поступающих в циклоны, не должно превышать
2500 Па. Температура газов во избежание конденсации паров жидкости
выбирается на 30 – 50 °С выше температуры точки росы, а по условиям
прочности конструкции - не выше 400 °С. Производительность циклона
зависит от его диаметра.
Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие
из большего числа параллельно установленных циклонных элементов.
Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и
отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что
эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности
отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами.
Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежного действия,
которые одновременно с перемещением воздуха очищают его от фракции
пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, так как
вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. В
результате этого при монтаже и эксплуатации таких машин не требуется
дополнительных площадей, необходимых для размещения специальных
пылеулавливающих устройств при перемещении запыленного потока
обыкновенным вентилятором.
Теория сепарации пыли в вихревом поле. Конструкции вихревых
пылеуловителей. Расчет вихревых пылеуловителей. Теория, расчет и
конструкции ротационных пылеуловителей.
5
Рис.2. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых
выбросов.
3. Очистка выбросов в фильтрах, электрофильтрах
Очистка газов фильтрованием. Механизмы и теория процесса фильтрования.
Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых
перегородках при движении через них дисперсных сред. Фильтр
представляет
собой
корпус,
разделенный
пористой
перегородкой(фильтроэлементом) на две полости. В фильтр поступают
загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента.
Частицы примесей оседают на входной части пористой перегородки и
задерживаются в порах, образуя на поверхности перегородки слой, и таким
образом становятся для вновь поступающих частиц частью фильтровой
перегородки, что увеличивает эффективность очистки фильтра и перепад
давления на фильтроэлементе. Осаждение частиц на поверхность пор
фильтроэлемента происходит в результате совокупного действия эффекта
касания, а также диффузионного, инерционного и гравитационного
процессов.
Эффект касания возникает при условии соприкосновения частиц примесей с
поверхностью волокон, зерен или других элементов, образующих
поверхность пор. Соприкосновение происходит при условии, что траектория
движения частиц примесей проходит от поверхности пор на расстоянии не
более радиуса частицы.
Типы фильтроматериалов, фильтров и их расчет.
Классификация фильтров основана на типе фильтровой перегородки,
конструкции фильтра и его назначении, тонкости очистки и др.
По типу перегородки фильтры бывают: с зернистыми слоями (неподвижные
свободно насыпанные зернистые материалы, псевдоожиженные слои); с
6
гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки, волокнистые маты,
губчатая
резина,
пенополиуретан);
с
полужесткими
пористыми
перегородками (вязаные и тканые сетки, прессованные спирали и стружка); с
жесткими пористыми перегородками (пористая керамика, пористые
металлы).
Фильтрующие зернистые слои, состоящие из зерен различной формы,
используют для очистки газов от крупных примесей. Для очистки газов от
пылей механического происхождения (от дробилок, грохотов, сушилок,
мельниц и др.) чаще используют фильтры из гравия. Такие фильтры дешевы,
просты в эксплуатации и обеспечивают высокую эффективность очистки (до
0,99) газов от крупнодисперсной пыли.
Широко используют для изготовления фильтроэлементов различные ткани и
войлоки из синтетических волокон, которые обладают высокой прочностью,
повышенной
тепловой
и
химической
стойкостью.
Дальнейшее
совершенствование синтетических тканей для фильтрования направлено на
повышение их термохимических и теплопрочностных свойств с целью
использования в системах очистки горючих газов. Находят применение
следующие синтетические фильтроткани: лавсан, стеклоткань; нитрон.
Для тонкой очистки газов от примесей часто применяют нетканый материал волокнистый слой с хаотическим расположением волокон. Это войлоки,
полученные на специальных иглопробивных машинах. Тонкость и
эффективность очистки войлоков выше, чем у фильтрующих элементов из
тканей, изготовленных из нитей того же диаметра. Используют
иглопробивное
фильтровальное
полотно
из
лавсановых
или
поливинилхлоридных волокон.
Хорошими фильтрующими свойствами обладают хлопчатобумажные и
шерстяные ткани: фильтровальное сукно, техническое сукно, байка с
капроном. Ткани из натуральных волокон повышенной стоимости часто
заменяют тканями из синтетических волокон, поскольку последние более
прочны и химически стойки.
Расчет фильтров сводится к определению площади фильтровальных
элементов, гидравлического сопротивления фильтровального элемента и
фильтра,
продолжительности
работы
фильтра
до
регенерации
фильтровальных элементов и мощности привода вентилятора. Для
ультратонкой очистки газов используют материалы типа ФП,
представляющие собой нанесенные на марлевую подложку (или основу из
скрепленных между собой более толстых волокон) слои синтетических
волокон диаметром 1 - 2 мкм. В качестве полимеров для ФП используют
перхлорвинил, фторполимеры. Материалы ФП характеризуются высокими
фильтрующими свойствами и малой толщиной (от 0,2 до 1 мм). Этот
материал рекомендуется применять для очистки агрессивных газов, заменяя
при этом марлевую подложку на стойкую в данной среде. Чаще используют
перхлорвиниловые волокна, характеризующиеся влагостойкостью и высокой
химической стойкостью в кислотах, щелочах, растворах солей, органических
растворителях. Однако термостойкость этих волокон невелика (60 - 70 °С).
7
Ацетатные волокна недостаточно стойки к влаге, кислотам, щелочам, но
термостойкость их достигает 150 °С, Пылеемкость материалов типа ФП
составляет 50 - 100 г/м2. Недостатком этих материалов является их низкая
прочность.
Одним из распространенных фильтрующих материалов служат проволочные
сетки, изготовленные из низкоуглеродистых или высоколегированных
сталей, меди, латуни, бронзы, никеля. Фильтрующие элементы, выполненные
из сеток, могут работать в широком диапазоне температур от 0 до 800 К в
агрессивных и неагрессивных средах. Тонкость очистки определяется
размером ячейки сетки. Уменьшение размеров ячейки повышает тонкость
очистки, но ведет к повышению ее гидравлического сопротивления.
Тонкость очистки современными сетчатыми фильтрующими элементами
достигает 15 мкм, однако при значительных перепадах давления на фильтре
полотно сетки начинает деформироваться, ячейки теряют форму, что
приводит к местному увеличению размеров проходных отверстий. Сетчатые
фильтрующие элементы можно изготавливать многослойными. Это
несколько увеличивает тонкость и эффективность очистки, но приводит к
росту
гидравлического
сопротивления
фильтрующего
элемента
пропорционально количеству слоев сеток. Фильтрующие элементы из сеток,
обладая некоторыми преимуществами по сравнению с фильтрующими
элементами из тканей и войлока, уступают им по тонкости очистки.
Во всех технически развитых странах ведутся работы по созданию
фильтрующих элементов из пористой керамики и пористых металлов
различных типов. Пористым металлическим фильтрующим элементам
свойственны достаточно высокая прочность и пластичность. В зависимости
от марки применяемого материала можно обеспечить необходимую
коррозионную
стойкость,
жаростойкость,
окалиностойкость
и
теплопрочность. металлические пористые фильтроэлементы хорошо
сопротивляются резким колебаниям температур, они технологичны:
свариваются, допускают пайку и механическую обработку на
металлорежущих станках. Фильтрующие элементы из пористых металлов все
больше применяют для очистки газов и жидкостей от примесей.
Тканевые фильтры. Волокнистые фильтры. Зернистые фильтры. Фильтрытуманоуловители. Методы регенерации фильтров.
Очистка газов в пылеуловителях мокрого типа. Физические основы и теория
мокрой очистки газов. Захват частиц пыли жидкостью.
Энергетический
метод
расчета
пылеуловителей
мокрого
типа.
Тепломассообмен в пылеуловителях мокрого типа. Типы, конструкции и
методы расчета пылеуловителей мокрого типа.
Полые скрубберы. Скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури).
Динамические газопромыватели. Насадочные газопромыватели. Тарельчатые
газопромыватели.
Газопромыватели
ударно-инерционного
действия.
Центробежные
газопромыватели. Эжекторные скрубберы.
8
Устройства сепарации капель жидкости в аппаратах мокрого типа. Системы
водоснабжения и эксплуатация аппаратов мокрой очистки газов.
Электрическая очистка газов. Механизм, физические и теоретические основы
электрической очистки газов. Типы и конструкции электрофильтров.
Однозонные электрофильтры. Двухзонные электрофильтры.
Агрегаты электрического питания электрофильтров. Расчет и выбор
электрофильтров. Эксплуатация электрофильтров.
Методы и средства очистки выбросов от газообразных примесей.
Абсорбционные методы очистки газов. Механизм и теория процесса
физической
абсорбции.
Уравнения
равновесия
между
фазами.
Термодинамика водных растворов и тепломассообмен в абсорберах. Метод
расчета однокомпонентной абсорбции. Метод расчета многокомпонентной
абсорбции. Регенерация сорбентов.
Абсорбционные аппараты и установки.
Адсорбционные методы очистки газов. Физический механизм процесса
адсорбции и его теоретические основы. Типы и характеристики адсорбентов.
Типы и конструкции адсорберов.
Десорбция и удаление адсорбированных веществ. Теория, расчет и
проектирование адсорберов. Адсорбционные системы и установки.
Ионообменная очистка газов. Механизм и теоретические основы очистки.
Конструкции ионообменных аппаратов.
Виды ионообменных смол и ионообменных аппаратов. Раздельное и
смешанное катионирование и анионирование. Регенерация ионообменных
смол.
4 Химические методы очистки отходящих газов:
Физико-химическая очистка газов. Механизм и теория физико-химических
процессов очистки. Очистка выбросов от оксидов азота.
Аммиачный некаталитический метод. Каталитический селективный метод
восстановления. Каталитический неселективный метод восстановления.
Другие физико-химические методы. Очистка газов от оксидов серы.
Известняково-известковые методы. Магнезитовый метод.
Установки хемосорбционной очистки газов.
Термический метод очистки газов (дожигание газов).
Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары
и сильнопахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии
свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод
применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а концентрации
загрязняющих веществ превышают 300 ppm.
Методы термической нейтрализации вредных примесей во многих случаях
имеют преимущества перед методами адсорбции и абсорбции. Отсутствие
шламового хозяйства, небольшие габариты очистных установок, простота их
обслуживания, а в ряде случаев и пожарная автоматизация их работы,
9
высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и
другие положительные качества явились причиной их широкого
распространения в машиностроительной промышленности.
Область применения метода термической нейтрализации вредных примесей
ограничивается характером образующихся при окислении продуктов
реакции. Так, при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу,
образующиеся продукты реакции по токсичности во много раз превышают
исходный газовый выброс. Исходя из этого, метод термического
обезвреживания применим для выбросов, включающих токсичные
компоненты органического происхождения, нo не содержащие галогены,
серу и фосфор.
Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов: прямое
сжигание в пламени, термическое окисление и каталитическое сжигание.
Прямое сжигание в пламени и термическое окисление осуществляют при
температурах 600 – 800 °С; каталитическое сжигание - при 250 - 450 °С.
Выбор схемы нейтрализации определяется химическим составом
загрязняющих веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых
выбросов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса
загрязняющих веществ.
Прямое сжигание следует использовать только в тех случаях, когда
отходящие газы обеспечивают подвод значительной части энергии,
необходимой для осуществления процесса. Из экономических соображений
этот вклад должен превышать 50 % общей теплоты сгорания. При
проектировании устройств прямого сжигания необходимо знать пределы
взрываемости или воспламеняемости сжигаемых отходов и газообразного
топлива в смесях с воздухом. Эти данные показывают, будет ли данный вид
газообразных отходов поддерживать горение без дополнительного подвода
топлива. Для безопасности транспортировки сжигание газов в
промышленных масштабах осуществляется при концентрациях. Одна из
проблем, затрудняющих осуществление прямого сжигания, связана с тем, что
температура пламени может достигать 1300 °С. При наличии достаточного
избытка воздуха и длительном выдерживании газа при высокой температуре
это приводит к образованию оксидов азота. Тем самым процесс сжигания,
обезвреживая загрязняющие вещества одного типа, становится источником
загрязняющих веществ другого типа.
Примером процесса прямого сжигания является сжигание углеводородов,
содержащих
токсичные
газы
(например,
цианистый
водород),
непосредственно в факеле, т.е. просто в открытой горелке, направленной
вертикально вверх. Факел применяют главным образом для сжигания
горючих отходов, с трудом поддающихся другим видам обработки.
Существует ряд конструктивных решений, позволяющих осуществлять
прямое сжигание вредных примесей в замкнутой камере. Основные
требования, предъявляемые к конструкциям таких камер, - обеспечение
высокой степени турбулентности газового потока и времени пребывания его
в камере в пределах 0,2 - 0,7 с. Типичными областями применения камерных
10
дожигателей с открытым пламенем является дожигание газов для удаления
органических отходов от лакокрасочных цехов, отходящих газов стержневых
печей и оксидов азота, образующихся в процессе нитрования.
Химия процесса горения. Основы расчета и проектирования дожигателей.
Конструкции дожигателей и систем дожигания отходящих газов.
Каталитическая нейтрализация газов. Физико-химический механизм и
основы теории каталитического процесса. Виды катализаторов.
Типы и конструкции каталитических нейтрализаторов. Промышленные
каталитические
нейтрализаторы.
Каталитические
нейтрализаторы
автотранспортных средств. Расчет каталитических нейтрализаторов
Новые методы очистки газов. Плазменное обезвреживание газов,
использование электронного пучка.
5. Дезодорация газовых выбросов
Рассеивание вредных веществ в атмосфере. Инженерная методика расчета
рассеивания. Одиночный источник, группа источников, условия застройки.
Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных
устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной
диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние
оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников
выбросов, характер местности, физические и химические свойства
выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья. Горизонтальное
перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а
вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении. По
мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных
выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:
переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким
содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы; задымление с
максимальным содержанием вредных веществ и постепенное снижение
уровня загрязнения.
Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть
исключена из селитебной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от
метеорологических условий находятся в пределах 10 - 49 высот трубы.
Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности
источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей.
Подъем горячих струй почти полностью обусловлен подъемной силой газов,
имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение
температуры и момента количества движения выбрасываемых газов
приводит к увеличению подъемной силы и снижению их приземной
концентрации.
При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях
безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под
действием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают
11
разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным
концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ
вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому,
что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с
окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи
пропорционально средней скорости ветра на высоте струи. Вместе с тем с
увеличением уменьшается высота факела над устьем трубы. Поэтому для
источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой
приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы
предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость
выбрасываемого газа должно на вдвое превышать опасную скорость ветра на
уровне горловины трубы.
Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее
10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим
закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность
нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести
возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные частицы
улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень
мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и
газовые выбросы.
Программные продукты, реализующие расчетные методики. Системы
рассеивания выбросов и методы повышения эффективности рассеивания.
Вспомогательное оборудование систем пылегазоочистки. Газоходы и их
расчет. Запорно-регулирующая аппаратура.
Устройства выгрузки золы и пыли. Охлаждение отходящих газов.
Конструкции теплообменных аппаратов. Расчет теплообменных аппаратов.
Типовые методы и схемы очистки отходящих газов в основных отраслях
экономики, - металлургии, теплоэнергетике, машиностроении, химической
промышленности, нефтехимии, нефтегазодобывающей промышленности,
текстильной и легкой промышленности, пищевой промышленности,
агропромышленного комплекса, приборостроительной и радиоэлектронной
промышленности,
фармацевтическойя
и
биотехнологической
промышленности, транспорте.
6. Стратегия и тактика защиты гидросферы
Классификация методов и аппаратов защиты гидросферы и их основные
характеристики.
Основные
характеристики
аппаратов
защиты
гидросферы(Рис.3): эффективность очистки, гидравлическое сопротивление,
эксплуатационные и энергетические показатели.
Схемы рациональной организации водозабора и водосброса.
Механическая очистка сточных вод от нерастворимых загрязнений.
Процеживание.
12
Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - предназначено для
выделения из сточных вод крупных нерастворимых примесей размером до
25мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе
дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного
оборудования. Процеживание сточных вод осуществляется пропусканием
воды через решетки и волокноуловители.
Решетки, изготовленные из металлических стержней с зазором между ними
5-25 мм, устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под
углом 60-70° к горизонту. Размеры поперечного сечения решеток выбирают
из условия минимальных потерь давления потока на решетке. Скорость
сточной воды в зазоре между стержнями решетки не должна превышать
значений 0,8-1,0 м/с при максимальном расходе сточных вод.
При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что
осуществляется, как правило, механически, и лишь при задержании примесей
в количествах менее 0,0042 м3/ч допускается ручная очистка.
В зависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на
специальных дробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или
направляют на переработку. Однако эта процедура усложняет
технологическую схему очистки сточных вод и ухудшает качество
воздушной среды в помещениях очистных станций. Для устранения этих
недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающие задержанные
примеси, не извлекая их из воды.
Решетки и сита, их расчет и конструкции. Отстаивание.
Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твердых частиц
в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение
неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и размеры, и осаждение
частиц, склонных к коагулированию и изменяющих при этом свою форму и
размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически
сохраняются при объемной концентрации осаждающихся частиц до 1 %, что
соответствует их массовой концентрации не более 2,6 кг/м3 .
Очистку сточных вод отстаиванием осуществляют в песколовках и
отстойниках. Песколовки применяют для выделения частиц песка (стоки
литейных цехов), окалины (стоки кузнечно-прессовых и прокатных цехов). В
зависимости от направления движения сточной воды песколовки делят на
горизонтальные с прямолинейным и круговым движением воды,
вертикальные и аэрируемые песколовки.
Отделение твердых примесей в поле действия центробежных сил
осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах.
Открытые гидроциклоны применяют для отделения из сточных вод крупных
твердых частиц со скоростью осаждения более 0.02 м/с. Преимущества
открытых гидроциклонов перед напорными - большая производительность и
малые потери напора, не превышающие 0,5 кПа. Эффективность очистки
сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от характеристик
примесей (вида, материала, размеров и формы частиц), а также от
конструкционных и геометрических характеристик самого гидроциклона.
13
Фильтрование сточных вод предназначено для очистки их от
тонкодисперсных твердых примесей с небольшой концентрацией. Процесс
фильтрования применяется также после физико-химических и биологических
методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются
выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений.
Для очистки сточных вод машиностроительных предприятий используют два
класса фильтров, зернистые, в которых очищаемую жидкость пропускают
через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры,
фильтроэлементы которых изготовлены из связанных пористых материалов.
Для очистки сточных вод кузнечно-прессовых и прокатных цехов от
ферромагнитных примесей применяют электромагнитные фильтры, в
которых используют пондермоторные силы взаимодействия между
намагниченной фильтровальной загрузкой и ферромагнитными примесями
сточной воды.
Конструкции отстойников, песколовок и осветлителей воды и их расчет.
Очистка сточных вод от нефтепродуктов и жиров.
Очистка сточных вод от маслопродуктов в зависимости от их состава и
концентрации осуществляется на машиностроительных предприятиях
отстаиванием, обработкой в гидроциклонах, флотацией и фильтрованием.
Отстаивание основано на закономерностях всплывания маслопродуктов в
воде по тем же законам, что и осаждение твердых частиц. Процесс
отстаивания осуществляется в отстойниках и маслоловушках. При
проектировании очистных сооружений предусматривают использование
отстойников как для осаждения твердых частиц, так и для всплывания
маслопродуктов. Конструкция маслоловушек аналогична конструкции
горизонтального отстойника. При среднем времени пребывания сточной
воды в маслоловушке, равном двум часам, скорость ее движения составляет
0,003 - 0,008 м/с. В результате отстаивания маслопродукты, содержащиеся в
воде, всплывают на поверхность, откуда удаляются маслосборным
устройством.
Для очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод
машиностроительных предприятий, например, стоков охлаждающих
жидкостей металлорежущих станков, широко применяют обработку сточных
вод специальными реагентами, способствующими коагуляции примесей в
эмульсиях. В качестве реагентов используют Na2C03, H2SO4, NaCl, A12(S04)3,
смесь NaCl и A12(S04)3 .
Флотация.
Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией заключается в
интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании
их частиц пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В основе этого
процесса лежит молекулярное слипание частиц масла и пузырьков
тонкодиспергированного в воде воздуха. Образование агрегатов «частица пузырьки воздуха» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом,
химического взаимодействия находящихся в воде веществ, избыточного
давления воздуха в сточной воде. В зависимости от способа образования
14
пузырьков воздуха различают несколько видов флотации: напорную,
пневматическую, пенную, химическую, биологическую, электрофлотацию.
Конструкции флотаторов.
Аэрируемые флотаторы и нефтеловушки. Центробежные методы очистки
сточных вод. Гидроциклоны открытые и напорные. Расчет гидроциклонов.
Фильтрование. Классификация фильтров. Конструкции фильтров для
очистки воды. Зернистые, песчаные и сетчатые фильтры, их конструкции и
расчет. Регенерация фильтров. Устройство, процесс работы и расчет скорого
фильтра. Фильтрующие материалы зернистых фильтров. Напорные фильтры.
Самопромывающиеся фильтры. Фильтры с плавающей загрузкой.
Двухступенчатое фильтрование. Фильтрование через слой осадка.
Физико-химическая очистка сточных вод от нерастворимых загрязнений.
Коагуляция и флокуляция. Характеристика применяемых реагентов.
Теоретические основы процесса коагулирования и флокулирования.
Электрофлотация. Сущность процесса и устройство электрофлотационных
установок.
Физико-химическая очистка сточных вод от растворимых загрязнений(рис.4).
Реагентные методы очистки сточных вод. Физико-химические основы
реагентной очистки.
Химические основы нейтрализации сточных вод и расчет нейтрализации.
Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов реагентными методами.
Очистка сточных вод от соединений хрома, цианидов, фторидов.
Хлорирование и озонирование сточных вод. Электрохимические методы
очистки сточных вод. Сущность электрохимической очистки сточных вод.
Примеры реализации метода для очистки от ионов тяжелых металлов,
цианидов.
Электрохимические методы переработки высококонцентрированных
сточных вод. Электрохимическое получение реагентов для очистки сточных
вод.
Электродиализ. Сущность метода и конструкции электродиализных
установок. Принцип расчета электродиализных установок.
Ионообменная очистка сточных вод. Сущность метода и технология очистки,
типы и виды ионообменных смол. Методы регенерации ионообменных смол.
Конструкции ионообменных установок, установки последовательного и
смешанного
катионирования-анионирования.
Расчет
ионообменных
установок.
Очистка сточных вод обратным осмосом. Сущность метода и технология
очистки.
Биологическая очистка сточных вод.
Очистка сточных вод от органических примесей осуществляется в основном
билогическими методами, которые реализуют в естественных и
искусственных сооружениях. В естественных сооружениях очистку
осуществляют на полях фильтрации или орошения и в билогических прудах.
Суть биологической очистки на полях состоит в том, что при фильтровании
сточной воды через слой почвы в ней адсорбируются взвешенные и
15
коллоидные вещества, которые со временем образуют в порах почвы
микробиологическую пленку. Эта пленка адсорбирует и окисляет
задержанные органические вещества, превращая их в минеральные
соединения. Различают биологические пруды с естественной и
искусственной аэрацией. Требуемая площадь прудов с искусственной
аэрацией существенно меньше за счет более равномерного перемешивания
сточной воды подаваемым в него сжатым воздухом и дополнительного
поступления кислорода из подаваемого воздуха. На некоторых
машиностроительных предприятиях используют биологические аэрируемые
пруды для доочистки небольших расходов сточных вод. Биологическая
очистка сточных вод в искусственных сооружениях осуществляется в
биологических фильтрах, аэротенках и окситенках.
Виды бактерий и микроорганизмов, применяемых в процессах
биологической очистки. Активный ил. Устройства и сооружения для
реализации процесса биологической очистки сточных вод. Аэротенки.
Схемы очистки сточных вод в аэротенках. Конструкции аэротенков, принцип
их работы и разновидности. Система аэрации сточных вод в аэротенках.
Аэротенки-вытеснители, аэротенки с рассредоточенным впуском сточных
вод. Аэротенки с продольным рециклом иловой среды, аэротенки-смесители,
аэротенки-отстойники.
Регенерация активного ила. Первичные и вторичные отстойники аэротенков.
Принцип расчета аэротенков.
Рис.3.Классификация основных методов обезвреживания сточных вод
химических производств.
16
Рис.4. Схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжѐлых металлов.
Биофильтры. Общие сведения о биофильтрах и их классификация.
Биофильтры с объемной и плоской загрузкой, естественной и искусственной
подачей воздуха(аэрофильтры), биофильтры с рециркуляцией, капельные и
высоконагруженные биофильтры. Конструктивные схемы биофильтров.
Биологические пруды. Схемы биологических прудов. Аэрируемые
биологические пруды с механической и естественной аэрацией. Расчет
основных параметров биологических прудов.
7.Водоподготовка природных вод
Водоподготовка природных вод для технического и хозяйственно-бытового
назначения. Особенности применения методов очистки воды в системах
водоподготовки. Предварительная подготовка воды методами осветления,
коагулирования, фильтрования.
Обеззараживание воды, обработка воды окислителями и сорбентами.
Отстаивание и фильтрование воды значительно уменьшают количество
содержащихся в ней микроорганизмов, но не дают все же гарантии
окончательного их удаления. Даже в хорошо эксплуатируемых очистных
сооружениях через фильтры проходит часть бактерий, содержавшихся в воде
источников. Для окончательного удаления микроорганизмов применяют
17
обеззараживание (дезинфекцию) воды. В современных очистных
сооружениях обеззараживание воды производится во всех случаях, когда
источник водоснабжения ненадежен с санитарной точки зрения.
Обеззараживанию, как правило, подвергается вода, уже прошедшая
остальные стадии очистки - коагулирование, отстаивание, фильтрование, так
как в осветленной воде отсутствуют частицы взвешенных веществ, в которых
могут находиться бактерии, оставаясь таким образом защищенными от
действия дезинфицирующих средств.
В некоторых случаях дезинфекция применяется как единственная
самостоятельная мера очистки воды (например, при использовании
подземных вод, ненадежных с санитарной точки зрения).
Обеззараживание воды может быть осуществлено при помощи различных
мероприятий: хлорирования, озонирования, бактерицидного облучения.
В современной практике очистки воды наиболее широкое распространение
получила ее дезинфекция путем хлорирования
Количество активного хлора, необходимого для обеззараживания воды,
должно определяться не по количеству болезнетворных бактерий, а по всему
количеству органических веществ и микроорганизмов (а также и
неорганических веществ, способных к окислению), которые могут
находиться в хлорируемой воде.
Правильное назначение дозы хлора является исключительно важным.
Недостаточная доза хлора может привести к тому, что он не окажет
необходимого бактерицидного действия; излишняя доза хлора ухудшает
вкусовые качества воды. Поэтому доза хлора должна быть установлена в
зависимости от индивидуальных свойств очищаемой воды на основании
опытов с этой водой.
Расчетная доза хлора при проектировании обеззараживающей установки
должна быть принята исходя из необходимости очистки воды в период ее
максимального загрязнения (например, в период паводков).
Для осветленной речной воды доза хлора обычно колеблется в пределах 1,5 3 мг/л; при хлорировании подземных вод доза хлора чаще всего не
превышает 1 - 1,5 мг/л; в отдельных случаях может потребоваться
увеличение дозы хлора из-за наличия в воде закисного железа.
При повышенном содержании в воде гуминовых веществ требуемая доза
хлора возрастает.
При введении хлора в обрабатываемую воду должны быть обеспечены
хорошее смешивание его с водой и достаточная продолжительность (не
менее 30 мин) его контакта с водой до подачи ее потребителю. Хлорирование
уже осветленной воды обычно производят перед поступлением ее в
резервуар чистой воды, где и обеспечивается необходимое для их контакта
время.
Конструкции озонаторов. Обеззараживание воды в бактерицидных
установках.
Дезодорация воды.
18
Технологические схемы водоочистных станций хозяйственно-питьевого
назначения.
8. Замкнутые системы водного хозяйства
Выпуск и разбавление сточных вод. Прогнозирование качества воды водного
объекта при выпуске очищенных сточных вод. Конструкции выпусков
сточных вод. Сосредоточенные и рассеивающие выпуски сточных вод.
Расчет выпусков и разбавления сточных вод для проточных и непроточных
водоемов при стационарном и нестационарном сбросе.
Обработка осадков сточных вод. Виды и свойства осадков сточных вод.
Физические методы обработки осадков сточных вод. Кондиционирование
осадков.
Реагентная обработка осадков, замораживание и оттаивание осадков,
тепловая обработка. Анаэробное сбраживание, аэробная стабилизация,
илоуплотнение, механическое обезвоживание. Сущность процессов и схемы
установок их реализующих.
Радиальные и флотационные илоуплотнители. Перегниватели и метантенки,
стабилизаторы. Вакуум-фильтры, фильтр-прессы, центрифуги, вибросита.
Естественное обезвоживание осадков на иловых площадках. Сооружения
обезвреживания и обеззараживания осадков.
Организация водоочистки на предприятиях.
При разработке оборотных систем водоснабжения промышленных
предприятий необходимо планировать очистку и повторное использование
поверхностных сточных вод с учетом следующих направлений оптимального
решения задачи:
- локализация стока с отдельных участков территории предприятия и его
отвод либо в общезаводские очистные сооружения, либо (после
предварительной очистки) в общую схему очистки поверхностных сточных
вод;
раздельная организация стоков с водосборных участков, отличающихся по
составу и количеству примесей, поступающих в поверхностные сточные
воды;
очистка поверхностного стока совместно с производственными сточными
водами;
- локальные очистные сооружения для поверхностных сточных вод.
Типовые методы и схемы очистки сточных вод в основных отраслях
экономики, - металлургии, теплоэнергетике, машиностроении, химической
промышленности, нефтехимии, нефтегазодобывающой промышленности,
текстильной и легкой промышленности, пищевой промышленности,
агропромышленного комплекса, приборостроительной и радиоэлектронной
19
промышленности,
фармацевтической
и
промышленности, автотраспортных предприятий.
биотехнологической
9. Переработка и утилизация твердых отходов
Количественные и качественные характеристики отходов и их
классификация. Сбор, учет и прогнозирование отходов производства и
потребления. Коэффициент использования сырья технологических
процессов, расчет количества промышленных отходов.
Методика определения класса опасности отходов. Требования к
документации для государственной регистрации отходов производства и
потребления. Федеральный классификационный каталог отходов. Принципы
кодирования отходов.
Практика обращения с отходами.
Критерием определения целесообразности переработки отходов в местах их
образования является количество и степень использования отходов в
производстве. Большая доля в общем объеме твердых отходов принадлежит
металлическим отходам.
Основные операции первичной обработки металлоотходов - сортировка,
разделка и механическая обработка. Сортировка заключается в разделении
лома и отходов по видам металлов. Разделка лома состоит в удалении
неметаллических включений. Механическая обработка включает рубку,
резку, пакетирование и брикетирование на прессах.
Пакетирование отходов организуется на предприятиях, на которых
образуется 50 т и более высечки и обрезков в месяц. Каждая партия должна
сопровождаться удостоверением о взрывобезопасности и безвредности.
Стружку перерабатывают на пакетирующих прессах, стружкодробилках,
брикетировочных прессах. Брикетированию (окускование механическим
уплотнением на прессах и других механизмах) подвергается сухая и
неокисленная стружка одного вида, не содержащая посторонних примесей с
длиной элемента до 40 мм для стальной и 20 мм для чугунной стружки.
Прессование вьюнообразной стружки целесообразно проводить в
отожженном состоянии, так как при этом отпадает необходимость
выполнения таких подготовительных операций, как дробление,
обезжиривание, отбор обтирочных материалов и мелких кусков металла.
Отходы древесины широко используют для изготовления товаров культурнобытового назначения и хозяйственного обихода, изготовляемых главным
образом методом прессования. Кроме того, переработанные древесные
отходы применяются в производстве древесно-стружечных плит, корпусов,
различных приборов.
20
На большинстве промышленных предприятий пластмассы и древесные
отходы входят в состав промышленного мусора предприятий, при этом
разделение мусора на отдельные его компоненты оказывается экономически
нецелесообразным. В настоящее время разработаны и внедрены в
промышленном масштабе технологии обработки, утилизации и ликвидации
промышленного мусора. Качественный и количественный состав
промышленного мусора любого предприятия примерно стабилен в течение
года,
поэтому технология
переработки мусора разрабатывается
применительно к конкретному предприятию и определяется составом и
количеством промышленного мусора, образующегося на территории.
Рис.5. Методы подготовки и переработки твѐрдых отходов.
Технический паспорт отхода. Оценка предельного количества токсичных
отходов, допускаемого для складирования в накопителях.
Организация транспортирования токсичных отходов на полигоны. Грузы
опасные. Их классификация и маркировка. Номенклатура и методы
определения показателей для отнесения грузов к опасным. Организация
приема опасных производственных отходов на полигонах.
Приему на полигоны подлежат: мышьяксодержащие неорганические твердые
отходы и шламы; ртутьсодержащие отходы (в том числе неисправные
ртутные дуговые и люминесцентные лампы); циансодержащие сточные воды
и шламы; отходы, содержащие свинец, цинк, олово, кадмий, никель, сурьму,
висмут, кобальт и их соединения; отходы гальванического производства,
использованные органические растворители; органические горючие
материалы (обтирочные материалы, ветошь, твердые смолы, обрезки
пластмасс, оргстекла, остатки лакокрасочных материалов, загрязненные
опилки, деревянная тара, промасленная бумага и упаковка, жидкие
нефтепродукты, не подлежащие регенерации, масла, загрязненные бензин,
керосин, нефть, мазут, растворители, эмали, краски, лаки, смолы);
21
формовочная земля; песок, загрязненный нефтепродуктами; испорченные
баллоны с остатками веществ. Жидкие токсичные отходы перед вывозом на
полигон должны быть обезвожены на предприятиях.
Приему на полигон не подлежат: отходы, для которых разработаны
эффективные методы извлечения металлов и других веществ;
нефтепродукты, подлежащие регенерации; радиоактивные отходы.
Полигоны для твердых бытовых отходов (рис. 6). Проектирование полигона:
состав проекта, выбор участка под полигон и. изыскательские работы, расчет
вместимости полигона, схема полигона, хозяйственная зона, инженерные
сооружения и участки складирования; санитарно-защитная зона и устройства
по контролю грунтовых вод, показатели потребности средств механизации.
Эксплуатация полигона: организация работ; разгрузка машин, доставивших
твердые бытовые отходы; складирование отходов на рабочей карте;
сдвигание, уплотнение и изоляция отходов при траншейной схеме; контроль
требований экологической безопасности полигона; закрытие полигона и
передача участка под дальнейшее использование.
Полигоны для токсичных промышленных отходов. Размещение полигонов.
Планировочные и конструктивные требования. Расчет мощности полигона.
Промышленная площадка для оборудования и производств по
обезвреживанию отходов. Захоронение токсичных отходов. Механизация
технологических процессов.
Санитарно-защитные зоны полигонов и контроль за состоянием окружающей
среды.
Обезвреживание отходов. Методы утилизации и обезвреживания отходов.
Переработка отходов на полигонах предусматривает использование физикохимических методов; термическое обезвреживание с утилизацией теплоты,
демеркуризацию ламп с утилизацией ртути и других ценных металлов,
прокаливание песка и формовочной земли, подрыв баллонов в специальной
камере, затаривание отходов в герметичные контейнеры и их захоронение.
Полигоны должны иметь санитарно-защитные зоны: завод по
обезвреживанию токсичных: отходов мощностью 100 тыс. т и более отходов
в год - 1000 м; завод мощностью менее 100 тыс. т в год - 500 м; участок
захоронения токсичных отходов - не менее 3000 м.
Сжигание отходов, пиролиз и газификация, сушка. Термические методы
обезвреживания минерализированных стоков. Механическая обработка
твердых отходов.
Реагентная обработка.
Технологий обработки и утилизации отходов пластмасс, резины, картона,
бумаги, стеклобоя и стекловолокна. Утилизация шлаков, золы и горелой
земли. Вторичное использование металлов и сплавов. Обработка
легковоспламеняющихся жидкостей, лакокрасочных и жиросодержащих
отходов: термическая, химическая, биологическая. Обработка СОЖ и
масляных эмульсий, кислотных гудронов и кубовых остатков.
Переработка отходов автотранспортных средств. Технологии переработки и
регенерации отработанных масел.
22
Регенерация отработанных растворов в гальванотехнике. Регенерация
растворов обезжиривания, и мойки. Регенерация травильных растворов,
электролитов цинкования, никелирования, меднения/хромирования.
Эффекты использования вторичного сырья: сокращение загрязнения воздуха,
воды, почвы; экономия энергии, воды, первичных природных ресурсов.
Рис.6.Основные технологические операции при эксплуатации полигонов.
10.Защита от радиоактивного загрязнения биосферы
Защита от электромагнитного загрязнения. Уменьшение мощности
излучения источника: конструкции поглотителей мощности и аттенюаторов,
секторное блокирование излучения, увеличение угла места, подъем
излучателей. Защита расстоянием. Расчет размеров санитарно-защитных зон
и зон ограничения застройки. Размеры санитарно-защитных зон вокруг
типовых излучателей,
Защита временем пребывания в зоне электромагнитного поля.
Экранирование
полей
и
излучений.
Теория
электромагнитного
экранирования, механизм и характеристики экранирования, оценка
эффективности экранирования. Электрическое и магнитостатическое
экранирование. Расчет экранов. Материалы для защитных экранов:
проволочные сетки, фольговые материалы, токопроводящие краски,
радиопоглощающие материалы, перфорированные материалы, сотовые
23
решетки и расчет их эффективности. Конструктивное выполнение экранов
поглощающие и отражающие экраны. Дифракционные экраны и расчет
дифракционного затухания.
Градостроительные мероприятия, использование рельефа местности,
лесонасаждений. Средства индивидуальной защиты от электромагнитных
излучений.
Защита от радиационного загрязнения. Защита "временем - количеством расстоянием". Экранирование ионизирующих излучений - механизм и теория
экранирования. Экранирование фотонного, нейтронного излучения, альфаизлучения и бета-излучения, защита от тормозного излучения бета-частиц.
Инженерные методы расчета экранов.
Расчет с применением универсальных таблиц и номограмм.
Расчет с использованием слоев половинного ослабления.
Примеры биологических защит на предприятиях ядерно-топливного цикла.
Средства индивидуальной защиты от радиации.
Радиоактивные отходы. Методы их сбора, транспортирования, переработка я
захоронения. Классификация радиоактивных отходов. Твердые, жидкие,
газообразные,
высокоактивные,
среднеактивные,
низкоактивные.
Транспортирование радиоактивных отходов. Транспортные средства и
контейнеры для транспортирования радиоактивных отходов. Методы и
устройства переработки радиоактивных отходов. Прессование и сжигание.
Сущность процессов, их достоинства и недостатки, схемы установок.
Методы и устройства переработки жидких радиоактивных отходов низкой и
средней активности. Коагуляция, отстаивание, фильтрование. Упаривание.
Ионообменная и электродиализная очистка, обратный осмос. Сущность
процессов и схемы установок. Другие методы очистки.
Комбинированные методы очистки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) схемные решения.
Хранение и переработка, высокоактивных ЖРО. Временные хранилища
высокоактивных отходов. Особенности хранения и переработки
высокоактивных отходов.
Отверждение
жидких
радиоактивных
отходов.
Цементирование,
битумирование, кальцинация, остекловывание, включение в металлическую
матрицу. Сущность процессов, их достоинства и недостатки, схемные
решения установок. Теплофизические свойства отвержденных отходов и
условия отвода теплоты.
Захоронение радиоактивных отходов. Захоронение в поверхностных слоях
почв, в массивах каменной соли, использование других геологических
формаций. Устройство могильников и их эксплуатация.
24
11.Защита от шумового загрязнения биосферы
Защита от вибрационного загрязнения. Отстройка и методы отстройки от
резонансных
частот.
Вибропоглощение:
расчет
эффективности
вибропоглощения,
вибропоглощающие
материалы.
Виброгашение:
виброгашение массой и динамическое виброгашение, расчет виброгашения,
конструкции
динамических
виброгасителей,
область
применения
виброгашения.
Виброизоляция: расчет виброизоляции и конструкции виброизоляторов.
Методы защиты человека-оператора. Средства индивидуальной защиты от
вибрации.
Защита от акустического загрязнения. Шум на территории жилой застройки,
закономерности его распространения на территории застройки, акустические
расчеты. Защита расстоянием. Звукоизоляция - физические основы, методика
расчета,
конструкции
и
расчет
звукоизолирующих
устройств:
звукоизолирующих ограждений, кожухов, кабин.
Повышенный шум в окружающей среде часто создается при работе
вентиляторных, компрессорных и газотурбинных установок, систем сброса
сжатого воздуха, стендов для испытания различных двигателей и других
источников аэродинамического происхождения. Снижение этого шума
осуществляется глушителями, установленными в каналах, трубопроводах,
воздуховодах.
В зависимости от принципа действия глушители делят на абсорбционные,
реактивные (рефлексные) и комбинированные. Снижение шума в
абсорбционных глушителях происходит за счет поглощения звуковой
энергии в применяемых для них звукопоглощающих материалах, а в
реактивных глушителях в результате отражения звука обратно к
источнику. Комбинированные глушители обладают свойством как
поглощать, так и отражать звук. Такое деление условно, поскольку в каждом
глушителе звуковая энергия и поглощается, и отражается (только в разных
соотношениях).
Выбор типа глушителя зависит от спектра шума источника, требуемого
снижения шума, конструкции заглушаемой установки, допустимого
аэродинамического сопротивления.
Однослойные и многослойные ограждения, расчет их звукоизолирующей
эффективности. Звукопоглощение - физические основы, методы расчета,
звукопоглощающие материалы и конструкции звукопоглощающих
устройств, акустическая обработка помещений.
Акустическое экранирование-расчет дифракции звука и снижения шума для
экранов различных форм. Конструкция акустических экранов. Глушители
шума, типы глушителей шума, основы их расчета и выбора, конструкции
глушителей шума.
Градостроительные способы и средства защиты от шума - учет шумового
фактора
при
разработке
архитектурно-планировочных
решений,
проектировании улично-дорожной сети и схемы развития транспорта,
акустическое зонирование, учет шумового фактора при зонировании
25
территории жилых районов и микрорайонов, приемы застройки при
магистральных территорий, использование рельефа местности и зеленых
насаждений.
Строительно-акустические способы и средства защиты от шума:
шумозащитные здания, шумозащитные окна, рекомендации по снижению
шума внутри здания и внутриквартирных шумов, средства индивидуальной
защиты от шума.
Особенности защиты от инфразвука и ультразвука. Методы и средства
снижения инфразвука и ультразвука, средства индивидуальной защиты от
шума.
Литература.
1.Охрана окружающей среды/Под ред. С.В.Белова. – М.: Высшая школа. –
1991.
2.Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процессы
экологической безопасности. - Калуга: Изд-во Н. Бочкарѐвой. – 2000.
3.Кульский Л.А. Основы химии и технологии воды. – Киев.: Наукова думка.–
1991.
4.Современные технологии и оборудование для обработки воды на
водоочистных станциях. – М. – 1997.
5.Кузубова Л.И., Кобрина В.Н. Химические методы подготовки
воды(хлорирование, озонирование, фторирование). – Н. - 1996.
6.Муниципальные и промышленные отходы: способы обезвреживания и
вторичной переработки. Н. - 1995.
Ст. преп. Гражданников А.Е.
26