Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. Актуальные вопросы безопасности при формировании культуры безопасной жизни

K.G. Shapovalova, T.V. Ashikhmina, T.V. Ovchinnikova, P.S. Kuprienko

PREDICTION OF ENVIRONMENTAL IMPACT OF THE OPERATION OF LANDFILLS AS A FACTOR OF SECURITY TO THE ENVIRONMENT

The article discusses the prediction of the influence of the landfill G. Liski on the environment of the surrounding area

«Voronezh State Technical University», Voronezh, Russia

УДК 504:351.77

Е. И. Головина, И. А. Иванова, В. Я. Манохин

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ ОЧИСТКИ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ В ЛИТЕЙНЫХ ЦЕХАХ

Промышленная экология литейного производства в значительной степени определяется несовершенством технологических режимов и чистотой рабочей зоны различных участков литейных цехов. К опасным и вредным факторам литейного производства относятся высокие концентрации пыли и вредных газов, выделяющихся на различных этапах технологического процесса. Наличие в воздухе пыли размером менее 10 мкм увеличивает опасность получения профзаболеваний, таких как пневмокониоз (силикоз), бронхит, дерматит, коньюктивит. Оценка рабочей зоны для участков дробеструйной обработки и выбивки литья из формы показывает, что практически все фазы технологического процесса сопровождаются выделением значительного количества пыли и вредных газов. Предложено приоритетное устройство пылеулавливания высокой эффективности (98-99 %)

Влитейных цехах выделяется значительное количество пыли. Качество атмосферного воздуха в рабочей зоне литейного цеха зависит от концентраций вредных веществ и их токсичности. Эффективность существующих средств очистки выбросов не обеспечивает выполнение требований гигиенических норм. Предварительные экспериментальные и расчетные данные показывают многократное превышение максимальных приземных концентраций над предельно допустимыми по данным М.Ф. Бромлея [2] это превышение доходит до 20 раз. При штучном производстве это носит кратковременный характер, однако при серийном степень экологического риска значительно увеличивается.

Всвязи с тем, что предельно допустимая концентрация пыли в рабочей

зоне (ПДКр.з.) зависит от содержания SiO2 в частности, при SiO2≤10% ПДКр.з.= 1-10 мг/м3, а фактическое содержание SiO2 колеблется в диапазоне от SiO2=3550% по [1], и почти по всем участкам литейного производства сопровождается наличием кварца. Это и определяет более жесткий подход к оценке санитарного состояния рабочей зоны и эффективности инженерно-технических мероприятий по снижению загрязнения воздуха. При действии общеобменной и локальной вентиляции, а также наличия источников тепловыделения (печи, плавильные агрегаты) конвекции потоков воздуха рабочей зоны цеха, условия распро-

121

странения вредных веществ, в том числе и пыли в связи с этим имеет более сложный характер [7].

Оценка дисперсности пыли и ее истинная плотность необходимы с целью квалифицированного выбора средств защиты операторов литейного цеха, в этой связи необходима оценка дисперсности пыли и ее истинной плотности [9]. Эти параметры определяют степень воздействия на человека. В частности, наличие пыли размером менее 10 мкм, так называемой «легочной» указывает на возможность получения ряда профессиональных заболеваний: помимо дерматитов, коньюктивита и катаракты, еще и пневмокониоза и силикоза [6].

Взвешенные частицы сами по себе или в комбинации с другими загрязнителями представляют очень серьезную угрозу для здоровья человека. Загрязнители попадают в организм человека главным образом через систему дыхания. Для органов дыхания при этом существует непосредственная угроза, так как, по оценкам, около 50% частиц в диапазоне от 0,01 до 10 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них [3].

Некоторые частицы, попадающие в атмосферу в результате антропогенной деятельности, играют роль ядер конденсации, которые влияют на образование облаков, дождя и снега.

Взвешенные в атмосфере частицы могут быть химически инертны или химически активны сами по себе, они могут быть инертны, но поглощать химически активные вещества из атмосферы, или могут объединяться, образуя химически активные компоненты [4]. В зависимости от химического состава и физического состояния взвешенные частицы наносят значительный вред материалам. Частицы запыляют окрашенные поверхности и одежду, просто оседая на них.

Еще более существенно, что взвешенные частицы могут быть причиной прямого химического разрушения материалов либо путем непосредственной коррозии, либо воздействием адсорбированных и абсорбированных разъедающих химикалиев в присутствии инертных частиц. Металлы первоначально могут сопротивляться коррозии в сухом воздухе или даже в чистом влажном воздухе. Однако гигроскопические частицы, обычно присутствующие в атмосфере, могут разъедать металлические поверхности и в отсутствие других загрязнителей.

Эти пылевые выбросы, весьма токсичные сами по себе, не остаются в атмосфере без изменений. Под действием солнечных лучей и при участии озона возникают пока не известные реакции, образующие новые, еще более токсичные соединения. При этом атмосферная турбулентность и ветер не успевают удалять из воздушного бассейна этих предприятий пылевые выбросы. Проблема создания безотходной технологии и внедрения новейших пылеулавливающих комплексов на действующих предприятиях пока не решена.

На поведение частиц размером менее 0,1 мкм оказывает существенное влияние броуновское движение за счет столкновения с отдельными молекулами. Частицы размерами между 0,1 и 1 мкм в спокойной атмосфере имеют ско-

122

рости оседания несравненно меньше, чем скорость ветра; при размере более 1 мкм оседание все еще мало; для частиц размером более 20 мкм скорости оседания относительно достаточны, и такие частицы удаляются из атмосферы гравитационным оседанием или другими инерционными процессами.

Экспериментальные данные показал наличие большого количества мелкодисперсной пыли с размером менее 50 мкм для участков дробеструйной обработки и выбивки литья из формы, но которые имеют общую систему пылеулавливания [5]. Поэтому особое значение приобретает анализ и оптимизация уже действующих пылеулавливающих комплексов в сочетании с новыми перспективными разработками и технологиями утилизации пыли.

В Воронежском государственном архитектурно-строительном университете разработаны и защищены авторскими свидетельствами и патентами устройства для очистки выбросов, использующих сырье с большим содержанием высокодисперсной пыли. В частности, «Устройство для «мокрой» очистки газа» (рис. 1). [10] может быть использовано для очистки газа от пыли и вредных выбросов литейного производства.

Цель устройства состоит в повышении степени улавливания пыли путем увеличения эффективности коагуляции пыли в двухфазном пылевоздушном потоке.

Рис. 1. Устройство для мокрой очистки газа 1 – корпус; 2 – коническое днище; 3 – цилиндрическая перегородка; 4 – вал; 5

– коагуляционные пластины; 6 – крестовина; 7 – подшипник; 8 – крышка; 9 – подшипник; 10 – разбрызгивающие форсунки; 11 – входной патрубок; 12 – каплеуловитель; 13 – рычаг; 14 – палец; 15 – поршень пневмоцилиндра; 16 – выходной патрубок; 17 – патрубок для удаления шлама.

«Аппарат для мокрой очистки газа» (рис. 2) относится к технике мокрой очистки газа от твердых примесей и может быть использовано на

123

предприятиях по производству литья. Целью изобретения является повышение степени улавливания пыли также за счет обеспечения интенсивной коагуляции частичек пыли в увлажненном газовоздушном потоке.

Фиг. 1

Рис. 2. Аппарат для мокрой очистки газа:

1 – корпус; 2-3 – входной и выходной патрубок; 4 – коническое днище; 5 – патрубок для слива шлама; 6 – вал; 7 – подшипники; 8 – сетчатая лопасть; 9 – диск; 10 – водоразбрызгивающая форсунка; 11 – указатель уровня шлама; 12 – клапан

Затраты, необходимые для установки очистного оборудования, сопоставляют с величиной эффекта, который обеспечивается в результате их внедрения. Эффектом от внедрения природоохранных мероприятий может быть предотвращенный ущерб, равный эквивалентной сумме платы за количество уловленных загрязнений, и сопутствующие эффекты, например, использование уловленной пыли в процессе приготовления форм.

Критерием экономической оценки эффективности инвестиций в природоохранное мероприятие может быть принят максимум показателя чистого дисконтированного дохода (ЧДД) [7]. ЧДД показывает величину положительного результата в денежном выражении (экономического эффекта) от внедрения одного или нескольких проектных решений, направленных на снижение вредных выбросов.

Чистый дисконтированный доход от внедрения природоохранных мероприятий можно определить по формуле

124

(1)

где Rji положительный результат по видам затрату за период t (годовой эффект) от внедрения природоохранного мероприятия i, тыс. р.; Zij дополнительные годовые затраты j за шаг расчета периода t от внедрения природоохранного мероприятия i, тыс. p.; Kiht единовременные капитальные затраты на установку оборудования для природоохранного мероприятия i в начале периода (t=0) или до начала периода (t=-T) и дополнительные инвестиции вида h (на замену деталей, конструкций и др.) на шагах расчета t, тыс. р.; e ставка дисконтирования, равная 0,1-0,3; t период расчета, принимается равным сроку службы оборудования или системы в целом; состоит из шагов расчета, которые принимаются равными одному году; при осуществлении инвестиций до начала эксплуатации период расчета t равен сумме периода монтажа оборудования (- T>t<0), который принимает отрицательное значение, и сроку службы оборудования или системы в целом; j виды платежей и годовых затрат на эксплуатацию оборудования, тыс. р., для природоохранного оборудования ими могут быть годовые затраты на электроэнергию, на обслуживание, на топливо или теплоту, плата за выбросы и т.д. [8].

Зависимости показателей ЧДД от ставки дисконтирования представлены на графике рис. 3.

Установка предлагаемого устройства позволит сократить ущерб, наносимый окружающей среде, и увеличить количество утилизованной пыли.

Рис. 3. Зависимости показателей чистого дисконтированного дохода от ставки дисконтирования

125