16.3 Виды и характеристики газовых выбросов

 

В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы: а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ – пыль, дым; жидкостей – туман; б) газообразные и парообразные вещества. К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана). Пыль – это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Счетная концентрация (число частиц в 1 см3) мала по сравнению с дымами и туманами. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения – это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, например, при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т. д. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т. е. менее 0,1 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др. Вторая группа – газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных газовых выхлопах, гораздо более многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов.

 

Таблица 16.1 – Предельно допустимые концентрации некоторых токсичных веществ в воздухе атмосферы

 

 

 

Вещества             ПДК, мг/м3         

Вещества

                ПДК, мг/м3

                макси-мальная разовая  средне-

суточная                             макси-мальная разовая  средне-

суточная

Аммиак

Ацетальдегид

Ацетон

Бензол

Гексахлоран

Ксилолы

Марганец    и    его

соединения

Мышьяк и его сое-

динения

Метанол

Нитробензол

Оксид       углерода

СО

Оксиды    азота   (в

пересчете на (N2O5)        0,2

0,1

0,35

1,5

0,03

0,2

 

 

1,0

0,008

3,0

 

0,085     0,2          Оксиды     фосфора

(в   пересчете  на

Р205)     0,15        0,05

                               0,1                                        

                               0,35                                      

                               1,5          Ртуть     0,0003   0,0003

                               0,03        Свинец  —           0,0007

                               0,2          Сероводород      0,008     0,008

                               0,01        Сероуглерод      0,03        0,005

                                               Серы диоксид S02            0,5          0,05

                               0,003     Фенол   0,01        0,01

                                               Формальдегид   0,035     0,012

                               0,5          Фтороводород   0,05        0,005

                               0,008     Хлор      0,1          0,03

                               1,0          Хлороводород   0,2          0,2

                                 0,085   Тетрахлорид  угле-

рода      4,0          2,0

В настоящее время, когда безотходная технология находится в периоде становления и полностью безотходных предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами. В табл. 16.1 выборочно приведены ПДК основных атмосферных загрязнителей.

При содержании в воздухе нескольких токсичных соединений их суммарная концентрация не должна превышать 1, т. е.

с1/ПДК1+с2/ПДК2 + ... +сп/ПДКп=1,

где с1, с2, ..., сп – фактическая концентрация загрязнителей в воздухе, мг/м3; ПДК1, ПДК2, …, ПДКп - предельно допустимая концентрация, мг/м3.

При невозможности достигнуть ПДК очисткой иногда применяют многократное разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Теоретическое определение концентрации примесей в нижних слоях атмосферы в зависимости от высоты трубы и других факторов связано с законами турбулентной диффузии в атмосфере и пока не полностью разработано. Высоту трубы, необходимую, чтобы обеспечить ПДК токсичных веществ в нижних слоях атмосферы, на уровне дыхания, определяют по приближенным формулам, например:

ПДВ = ,

где ПДВ – предельно допустимый выброс вредных примесей в атмосферу, обеспечивающий концентрацию этих веществ в приземном слое воздуха не выше ПДК, г/с; Н – высота трубы, м; V – объем газового выброса, м3/с; Δt – разность между темпера-турами газового выброса и окружающего воздуха, °С; А – коэффициент, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в воздухе, с2/3∙(°С)1/3 (например, для района Урала А=160); Р – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость седиментации вредных веществ в атмосфере (для С12, НС1, НF): 0 – коэффициент, учитывающий усло¬вия выхода газа из устья трубы, его определяют графически или приближенно по формуле

,

где  – средняя скорость на выходе из трубы,  м/с;  – диаметр трубы, м.

Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб» служит лишь паллиативом, так как не предохраняет атмосферу, а лишь переносит загрязнения из одного района в другие.