1. Общие принципы рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.

2. Механизм расчета рассеивания вредных выбросов промышленных предприятий.

3. Теория образования NO х при сжигании органического топлива.

4. Теория образования сажистых частиц при сжигании органического топлива.

5. Теория образования газообразованного недожога в топках котлов.

6. Теория образования SO х при сжигании органического топлива.

7. Снижение эмиссии NO х.

8. Снижение эмиссии SO х.

9. Снижение эмиссии аэрозолей.

10. Основные принципы переноса загрязнений в атмосфере.

11. Влияние теплофизических и аэродинамических факторов на процессы тепломассообмена в атмосфере.

12. Основные положения теории турбулентности из классической гидродинамики.

13. Приложение теории турбулентности к атмосферным процессам.

14. Общие принципы рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере.

15. Распространение загрязняющих веществ от трубы.

16. Основные теоретические подходы, используемые для описания процессов рассеивания примесей в атмосфере.

17. Расчетная методика рассеивания вредных веществ в атмосфере, разработанная в ГГО им. А.И. Воейкова.

18. Общие закономерности разбавления сточных вод.

19. Методы расчета разбавления сточных вод для водотоков.

20. Методы расчета разбавления сточных вод для водоемов.

21. Расчет предельно допустимого сброса для проточных водоемов.

22. Расчет предельно допустимого сброса для водохранилищ и озер.

23. Движение аэрозольных загрязнителей в потоке.

24. Теоретические основы улавливания твердых частиц из отходящих газов.

25. Теоретические основы защиты окружающей среды от энергетических воздействий.

Литература

1. Кулагина Т.А. Теоретические основы защиты окружающей среды: Учебн. пособие / Т.А. Кулагина. 2-е изд., перераб. И доп. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2003. – 332 с.

Составил:

Т.А. Кулагина

Раздел 4. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И Экологическая экспертиза

1. Система экологической оценки, предмет, цели и основные задачи курса и понятия курса, виды экологических оценок. Различия между экологической экспертизой (ЭЭ) и оценкой воздействия на окружающую среду (ОВОС).

2. Развитие системы экологического сопровождения проекта, жизненный цикл проекта, ЭСХД.

3. Экологическое сопровождение хозяйственной деятельности инвестиционных проектов (различия в подходах, категории).

4. Правовая и нормативно – методическая база экологической экспертизы и ОВОС в России.

5. Классификация объектов ЭЭ и ОВОС по видам природопользования, по типу обмена веществом и энергией со средой, по степени экологической опасности для природы и человека, по токсичности веществ.

6. Теоретические основы экологической экспертизы (цели, задачи, принципы, виды и типы государственной экологической экспертизы, матрица взаимодействия).

7. Субъекты и объекты государственной экологической экспертизы.

8. Методологические положения и принципы экологического проектирования..

9. Порядок организации и проведение экологических процедур (основания, случай, условия, аспекты, процедура Государственной экологической экспертизы и ее регламент проведения).

10. Список документации, представляемой на государственную экологическую экспертизу (на примере Красноярского края).

11. Порядок предварительного рассмотрения документации, поступившей на ГЭЭ. Оформление заключения государственной экологической экспертизы (состав основных частей).

13. Общественная экологическая экспертиза и ее этапы.

14. Принципы экологической оценки. Предмет экологической оценки.

15. Нормативно-правовая база экологической оценки и специально-уполномоченные органы (их функции). Участники процесса экологической оценки, их основные задачи.

16. Стадии процесса экологической оценки. Методы и системы отбора проектов.

17. Методы выявления значимых воздействий, матрицы по выявлению воздействий (схемы).

18. Структура ОВОС и метод организации материала, основные стадии и аспекты.

19. Экологические требования к разработке нормативов, экологические критерии и стандарты.

20. Нормативы качества среды и допустимого воздействия, использования природных ресурсов.

21. Нормирование санитарных и защитных зон.

22. Информационная база экологического проектирования.

23. Участие общественности в процессе ОВОС.

24. Оценка воздействия исследуемого хозяйственного объекта на атмосферу, прямые и косвенные критерии оценки загрязнения атмосферы.

25. Порядок проведения ОВОС (этапы и процедуры ОВОС).

Литература

1. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.02 № 7-ФЗ.

2. Закон РФ «Об экологической экспертизе» от 23.11.95 № 174-ФЗ.

3. Положение “Об оценке воздействия на окружающую среду в РФ”. /Утв. приказом Минприроды РФ от 2000 г.

4. Руководство по экологической экспертизе предпроектной и проектной документации. / Утв. начальником Главгосэкоэкспертизы от 10.12.93. М.: Минприрода. 1993, 64 с.

5. Фомин С.А. "Государственная экологическая экспертиза". / В кн. Экологическое право РФ. // Под ред. Ю.Е. Винокурова. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 388 с.

6. Фомин С.А. "Экологическая экспертиза и ОВОС". / В кн. Экология, охрана природы и экологическая безопасность. // Под общей ред. В.И. Данилова-Данильяна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 744 с.

Составил:

к.т.н., доцент кафедры «Инженерная экология

и безопасность жизнедеятельности»

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «СТАНКИН»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Доктор физ-мат. наук, профессор

М.Ю.ХУДОШИНА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

МОСКВА

Введение.

Методы защиты окружающей среды. Экологизация промышленного производства

Методы и средства защиты окружающей среды.

Стратегия защиты окружающей среды базируется на объективных знаниях о законах функционирования, связях и динамики развития составляющих элементов окружающей среды. Они могут быть получены путем научных исследований в рамках различных областей знаний - естественно-научных, математических, экономических, социальных, общественных. На основе полученных закономерностей разрабатываются методы защиты окружающей среды. Их можно условно подразделить на несколько групп:

Пропагандистские методы

Эти методы посвящены пропаганде охраны природы и ее отдельных элементов. Цель их применения состоит в формировании экологического мировоззрения. Формы: устные, печатные, наглядные, радио и телевидение. Для достижения эффективности применения этих методов используются научные разработки в области социологии, психологии, педагогики и др.

Законодательные методы

Организационные методы

К таким методам относятся государственные и местные организационные мероприятия, направленные на целесо­образное с точки зрения охраны среды размещение на территории предприятий, про­изводственных и населенных пунктов, а также на решение единичных и комплексных экологических проблем и вопросов. Организационные методы обеспечивают проведе­ние массовых, государственных или международных хозяйственных и других меро­приятий, направленных на создание эффективных условий окружающей среды. Например, перенесение лесо­заготовки из Европейской части в Сибирь, замена древесины железобетоном и эконо­мия природных ресурсов.

Эти методы базируются на системном анализе, теории управления, имитационном моделировании и др.

Технические методы

Они определяют степень и виды воздействия на объект охраны или окружающие его условия с целью стабилизации состояния объекта, в том числе:

• Прекращение воздействия на охраняемые объекты (заказ, заповедание, запрет ис­пользования).

· Уменьшение и сокращение воздействия (регламентация), объема использования, вредного воздействия путем очищения вредных выбросов, экологического норми­рования и т. д.

· Воспроизводство биологических ресурсов.

· Восстановление обедненных или разрушенных объектов охраны (памятники приро­ды, популяции растений и животных, биоценозы, ландшафты).

· Усиление использования (применение при охране быстроразмножающихся промысловых популяций), разрежение популяций для уменьшения смертности от инфекционных заболеваний.

· Изменение форм использования при охране лесов и почв.

· Одомашнивание (Лошадь Пржевальского, гага, зубр).

· Заграждение заборами и сетками.

· Различные методы охраны почв от эрозии.

В основу разработки методов положены фундаментальные и научно-прикладные разработки в области естественно-научных дисциплин, в том числе химии, физики, биологии и т.д.

Технико-экономические методы

• Разработка и совершенствование очистных сооружений.
• Внедрение безотходных и малоотходных производств и технологий.
• Экономические методы: обязательные платежи за загрязнение окружающей среды; плата за природные ресурсы; штрафы за нарушение экологического законодательства; бюджетное финансирование государственных экологических программ; системы государственных экологических фондов; экологическое страхование; комплекс мер по экономическому стимулированию охраны окружающей природнойсреды.

Такие методы разрабатываются на базе прикладных дисциплин, с учетом технических, технологических и экономических аспектов.

Раздел 1. Физические основы очистки промышленных газов.

Тема 1. Направления защиты воздушного бассейна. Сложности очистки газов. Особенности загрязнения атмосферы

Направления защиты воздушного бассейна.

Санитарно - технические мероприятия.

Установка газопылеочистного оборудования,

Установка сверхвысоких труб.

Критерием качества среды является предельно допустимая концентрация (ПДК).

2. Технологическое направление.

Создание новых методов подготовки сырья, очищающих его от примесей до вовлечения в производство,

Создание новых технологий, основанных на частично или полностью
замкнутых циклах,

Замена исходного сырья, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми,

Автоматизация производственных процессов.

Планировочные методы.

Установка санитарно - защитных зон, которые регламентируются ГОС­Том и строительными нормами,

Оптимальное расположение предприятий с учетом розы ветров,
- вынос за черту города токсичных производств,

Рациональное планирование городской застройки,

Озеленение.

Контрольно-запретительные меры.

Предельно допустимая концентрация,

Предельно допустимые выбросы,

Автоматизация контроля над выбросами,

Запрет отдельных токсичных продуктов.

Сложности очистки газов

Проблема очистки промышленных газов обусловлена прежде всего следующими причинами:

· Газы разнообразны по своему составу.

· Газы имеют высокую температуру и большой объем пыли.

· Концентрация вентиляционных и технологических выбросов переменна и низка.

· Применение газоочистных установок требует их непрерывного совершенствова­ния

Особенности загрязнения атмосферы

Тема 2. Требования к очистным сооружениям. Структура промышленных газов

Структура промышленных газов.

Промышленные газы и воздух, содержащие твердые или жидкие частицы, представля­ют собой двухфазные системы, состоящие из непрерывной (сплошной) среды - газы и дисперсной фазы (твердые частицы и капельки жидкости), такие системы называются аэродисперсными или аэрозолями.Аэрозоли подразделяются на три класса: пыли, дымы, туманы.

Пыль.

Состоит из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде. Образуется в ре­зультате механического измельчения твердых тел в порошки. К ним относятся: аспирационный воздух от дробильных, размольных, бурильных агре­гатов, транспортных устройств, пескоструйных аппаратов, станков для механической обработки изделий, отделений упаковки порошкообразных материалов. Это полидисперсные и малоустойчивые системы с размерами частиц 5-50 мкм.

Дымы.

Это аэродисперсные системы, состоящие из частиц с малым давлением пара и с малой скоростью седиментации, Образуются при возгонке и конденсации паров, в результате химических и фотохими­ческих реакций. Размер частиц в них составляет от 0,1 до 5 мкм и меньше.

Туманы.

Состоят из капелек жидкости, диспергированных в газообразной среде, в которых мо­гут содержаться растворенные вещества или суспендированные твердые частицы. Образуются в результате конденсации паров и при распылении жидкости в газообраз­ной среде.

Тема 3. Основные направления гидродинамики газового потока. Уравнение неразрывности и уравнение Навье-Стокса

Основные положения гидродинамики газового потока.

Рассмотрим действие основных сил на элементарный объем газа (рис. 1).

Рис. 1. Действие сил на элементарный объем газа.

Теория движения газового потока базируется на двух основных уравнениях гидро­динамики: уравнение неразрывности (сплошности) и уравнение Навье-Стокса.

Уравнение неразрывности

∂ρ/∂τ + ∂(ρ x V x)/∂x + ∂(ρ y V y)/∂y + ∂(ρ z V z)/∂z = 0 (1)

где ρ – плотность среды (газов) [кг/м 3 ]; V - скорость газа (среды) [м/с]; V x , V y , V z – составляющие векторы скорости по осям координат X, Y, Z.

Это уравнение представляет собой Закон сохранения энергии, согласно которому из­менение массы определенного элементарного объема газа компенсируется изменением плотности (∂ρ/∂τ).

Если ∂ρ/∂τ = 0 - установившееся движение.

Уравнение Навье-Стокса.

Граничные условия

Начальные условия

Для характеристики состояния системы в начальный момент времени задают началь­ные условия.

Краевые условия

Граничные и начальные условия составляют краевые условия. Они выде­ляют пространственно-временную область и обеспечивают единство решения.

Тема 4. Критериальное уравнение. Турбулентное течение жидкости (газа). Пограничный слой

Уравнения (1) и (2) образуют систему с двумя неизвестными – V r (скорость газа) и Р (давление). Решить эту систему очень сложно, поэтому вводят упрощения. Одним из таких упрощений является использование теории подобия. Это позволяет заменить систему (2) одним критериальным уравнением.

Критериальное уравнение.

f(Fr, Eu, Re r) = 0

Эти критерии Fr, Eu, Re r находятся на основе опытов. Вид функциональной связи устанавливается опытным путем.

Критерий Фруда

Он характеризует отношение силы инерции к силе тяжести:

Fr = Vг 2 /(gℓ)

где Vг 2 - сила инерции; gℓ- сила тяжести; ℓ - определяющий линейный параметр, определяет масштабы движе­ния газа [м].

Критерий Фруда имеет важную роль, когда на систему движущегося потока существенно влияют гравитационные силы. При решении многих практических задач критерий Фруда вырождается, так как сила тяжести учитывается.

Критерий Эйлера (второстепенный):

Eu = Δp/(ρ г V г 2)

где Δр - перепад давления [Па]

Критерий Эйлера характеризует отношения силы давления к силе инерции. Он не является определяющим и расценивается как второстепенный. Его вид находится при решении уравнения (3).

Критерий Рейнольдса

Он является основным ихарактеризует отношение сил инерции к силе трения, турбулентное и прямолинейное движение.

Re r = V г ρ г ℓ / μ г

где μ – динамическая вязкость газа [Па с]

Критерий Рейнольдса является важнейшей характеристикой движения газового потока:

• при малых значениях критерия Рейнольдса Re преобладают силы трения, наблюдается устойчивое прямолинейное (ла­минарное) течение газа. Газ движется вдоль стенок, определяющих направление потока.
• с ростом критерия Рейнольдса ламинарный поток теряет устойчивость и при не­котором критическом значении критерия переходит в турбулентный режим. В нем турбулентные массы газа перемещаются в любом направлении, в том числе в направлении стенки и обтекаемого потоком тела.

Турбулентное течение жидкости.

Автомодельный режим.

Скорость пульсации

Автомодельный режим

Пограничный слой.

Тема 5. Свойства частиц.

Основные свойства взвешенных частиц.

I. Плотность частиц.

Плотность частиц бывает истинная, насыпная, кажущаяся. Насыпная плотность учитывает воздушную прослойку между частицами пыли. При слёживании она возрастает в 1,2-1,5 раза. Кажущаяся плотность - это отношение массы частицы к занимаемому объему, в том числе поры, пустоты и неровности. Снижение кажущейся плотности по отношению к истинной наблюдается у пыли, склонной к коагуляции или спеканию первичных частиц (сажи, оксидов цветных ме­таллов). У гладких монолитных или первичных частиц кажущаяся плотность совпадает с ис­тинной.

II. Дисперсность частиц.

Виды распределений

В различных цехах различный состав выделяемых газов, различный состав загрязне­ний. Газ необходимо исследовать на предмет содержания пыли, состоящей из частиц различного размера. Для характеристики дисперсного состава используют распределение частиц в процентном отношении в единице объема по числу f(r) и по массе g(r) -соответственно счетное и массовое распределения. Графически их характеризуют две группы кривых – дифференциальные и интегральные кривые.

1. Дифференциальные кривые распределения

А) Счетное распределение

Доли частиц, радиусы которых находятся в интервале (r, r+dr) и подчиняются функции f(r) можно представить в виде:

f(r)dr=1

Кривая распределений, которой можно описать данную функцию f(r), называется диф­ференциальной кривой распределения частиц по их размерам по числу частиц (рис. 4).

Рис. 4. Дифференциальная кривая распределения частиц аэрозоля по размерам по их числу.

Б) Массовое распределение.

Аналогично можно представить функцию распределения частиц по массе g(r):g(r)dr=1

Оно более удобно и популярно на практике. Вид кривой распределения представлен на графике (рис.5).

0 2 50 80 мкм

Рис. 5. Дифференциальная кривая распределения частиц аэрозоля по размерам по их массе.

Интегральные кривые распределения.

Влияние дисперсности на свойства частиц

Дисперсность частиц оказывает влияние на формирование свободной энергии поверхности и на степень устойчивости аэрозолей.

Свободная энергия поверхности.

Поверхностное натяжение.

Аэрозольные частицы вследствие большой поверхности отличаются от исходного материала некоторыми свойствами, важными для практики обеспыливания.

Поверхностное натяжение для жидкостей на границе с воздухом в настоящее время точно известно для различных жидкостей. Оно составляет, например, для:

Воды -72,5 Н см. 10 -5 .

Твердых тел оно значительно и численно равно максимальной работе, затрачиваемой на образование пыли.

Газов оно ничтожно мало.

Если молекулы жидкости взаимодействуют с молекулами твердого тела сильнее, чем между собой, жидкость растекается по поверхности твердого тела, смачивая его. Иначе жидкость собирается в каплю, которая имела бы круглую форму, если бы не действовала сила тяжести.

Схема смачиваемости частиц прямоугольной формы.

На схеме (рис.11) показано:

а) погружение в воду смачиваемой частицы:

б) погружение в воду не смачиваемой частицы:

Рис.11. Схема смачивания

Периметр смачивания частиц, является границей взаимодействия трех сред: воды (1), воздуха (2), твердого тела(3).

Эти три среды имеют разграничивающие поверхности:

Поверхность «жидкость-воздух» с поверхностным натяжением δ 1,2

Поверхность «воздух - твердое тело» с поверхностным натяжением δ 2,3

Поверхность «жидкость - твердое тело» с поверхностным натяжением δ 1,3

Силы δ 1,3 и δ 2,3 действуют в плоскости твердого тела на единице длины периметра смачивания. Они направ­ленны касательно к поверхности раздела и перпендикулярно к периметру смачивания. Сила δ 1,2 направлена под углом Ө, называемым краевым углом (углом смачивания). Если пренебречь силой тяжести и подъемной силой воды, то при образовании равно­весного угла Ө все три силы уравновешиваются.

Условие равновесия определяется Формулой Юнга :

δ 2,3 = δ 1,3 + δ 1,2 · cos Ө

Угол Ө изменяется от 0 до 180°, a Cos Ө изменяется от 1 до –1.

При Ө >90 0 частицы смачиваются плохо. Полного не смачивания (Ө = 180°) не наблю­дается.

Смачиваемые (Ө >0°) частицы - это кварц, тальк (Ө =70°) стекло, кальцит (Ө =0°). Не смачиваемые частицы (Ө = 105°) - это парафин.

Смачиваемые (гидрофильные) частицы втягиваются в воду силой поверхностного натяжения, действующего на границе «вода - воздух». Если плотность частицы меньше плотности воды, к этой силе прибавляется сила тяжести, и частицы тонут. Если плотность частицы меньше плотности воды, то вертикальная составляющая сил поверхностного натяжения уменьшается на подъемную силу воды.

Не смачиваемые (гидрофобные) частицы поддерживаются на поверхности силами поверхностного натяжения, вертикальная составляющая которых прибавляется к подъ­емной силе. Если сумма этих сил превышает силу тяжести, то частица остается на по­верхности воды.

Смачиваемость водой влияет на эффективность работы мокрых пылеуловителей, осо­бенно при работе с рециркуляцией - гладкие частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, так как они в большей степени покрыты абсорбированной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание.

По характеру смачивания различают три группы твердых тел:

1. гидрофильные материалы, которые хорошо смачиваются водой - это кальций,
большинство силикатов, кварц, окисливаемые минералы, галогениды щелочных
металлов.

2. гидрофобные материалы, плохо смачиваемые водой - графит, уголь сера.

3. абсолютно гидрофобные тела - это парафин, тефлон, битумы.(Ө~180 о)

IV. Адгезионные свойства частиц.

V. Абразивность

Абразивность – интенсивность износа металла, при одинаковых скоростях газа и кон­центрациях пыли.

Абразивность свойств частиц зависит от:

1. твердости частиц пыли

2. формы частиц пыли

3. размера частиц пыли

4. плотности частиц пыли

Абразивность свойств частиц учитывается при выборе:

1. скорости запыленных газов

2. толщины стенок аппаратов и газоотходов

3. облицовочных материалов

VI. Гигроскопичность и растворимость частиц.

Зависит от:

1. химического состава пыли

2. камера частиц пыли

3. формы частиц пыли

4. степени шероховатости поверхности частиц пыли

Эти свойства используются для улавливания пыли в аппаратах мокрого типа.

VII. Электрические свойства пыли.

Электрическая зараженность частиц.

IX. Способность пыли к самовозоранию и образованию врывоопаных смесей с воздухом.

Механизм самовозгорания.

Горючая пыль из-за сильно развитой поверхности контакта частиц с кислородом спо­собна к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей с воздухом. Интенсив­ность взрыва пыли зависит от:

Термических и химических свойств пыли

Размера и формы частиц пыли

Концентрации частиц пыли

Состава газов

Размеров и температуры источников воспламенения

Относительного содержания инертной пыли.

При повышении температуры воспламенение может произойти самопроизвольно. Продуктивность, интенсивность горения могут быть различны.

Интенсивность и продолжительность горения.

Плотные массы пыли горят медленнее, так как доступ кислорода к ним затруднен. Рыхлые и мелкие массы пыли возгораются во всем объеме. При концентрации кисло­рода в воздухе менее 16% пылевое облако не взрывается. Чем больше кислорода, тем вероятнее взрыв и больше его сила (на предприятии при сварке, при резке металла). Минимальные взрывоопасные концентрации взвешенной в воздухе пыли – 20-500г/м 3 , максимальные – 700-800 г/м 3

Тема 6. Основные механизмы осаждения частиц

Гравитационное осаждение (седиментация)

Центробежное осаждение частиц

Влияние критерия Рейнольдса на инерционное осаждение.

Зацепление.

Диффузионное осаждение.

Осаждение под действием элементарных зарядов

Термофорез

Диффузиофорез.

Осаждение частиц в турбулентном потоке.

Использование электромагнитного поля для осаждения взвешенных частиц.

Тема 7. Коагуляция взвешенных частиц

Раздел 3. Механизмы распространения загрязнений в окружающей среде

Тема 8. Массоперенос

Распространение загрязнений в окружающей среде (рис. 13) происходит в основном за счет естественных процессов и зависит от физико - химических свойств веществ, физиче­ских процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ, циклических процессов в от­дельных экосистемах. Тенденция веществ к распространению является причиной не­контролируемого регионального накопления веществ.

А - атмосфера

Г - гидросфера

Л - литосфера

Ж - животные

Ч - человек

Р - растения

Рис. 13. Схема массопереноса в биосфере.

В экосфере в процессе переноса в первую очередь играют роль физико-химические свойства молекул, давление пара, растворимость в воде.

Механизмы массопереноса

Почва - вода

Уравнение Ленгмюра

x/m – это отношение массы адсорбированного вещества к массе адсорбента; и - константы, характеризующие рассматриваемую систему; - равновесная концентрация вещества в растворе.

Уравнение изотермической адсорбции Фрейндлиха

Тема 9. Поступление и накопление веществ в живых организмах. Другие виды переноса

Тема 10. Модели распространения примесей в средах

Модели распространения примесей в водной среде

Распространение загрязнений в атмосфере.

Методы очистки промышленных выбросов от газообразных загрязнении.

Выделяют следующие основные методы:

1. Абсорбция - промывка выбросов растворителями примесей.

2. Хемосорбция - промывка выбросов растворами реагентов, связывающих при­
меси химически.

3. Адсорбция - поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами.

Термическая нейтрализация отходящих газов.

Биохимические методы.

Физическая адсорбция.

Ее механизм состоит в следующем:

Молекулы газа прилипают к поверхности твердых тел под действием межмолекуляр­ных сил взаимного притяжения. Высвобождающаяся при этом теплота зависит от силы притяжения и совпадает с теплотой конденсации пара (достигает до 20 кДж/м 3). При этом газ называется адсорбат, а поверхность адсорбент.

Преимущества этого метода состоят в обратимости: при увеличении температуры поглощенный газ легко десорбируется без изменения химического состава (это также происходит при уменьшении давления).

Химическая адсорбция (хемосорбция).

Раздел 4. Теоретические основы защиты гидросферы и почвы

Тема 11. Теоретические основы защиты гидросферы

Промышленные сточные воды

Промышленные сточные воды по характеру загрязнения подразделяются на кислотно-щелочные, с содержанием ионов тяжелых металлов, хром-, фтор-, и цианосодержащие. Кислотно-щелочные сточные воды образуются от процессов обезжиривания, химического травления, нанесения различных покрытий.

Реагентный метод

Электродиализ.

При этом методе сточные воды обрабатываются электрохимическим способом с использованием химических реагентов. Качество очищенной воды после электродиализа может быть близко к дистиллированной. Возможна очистка вод с разнообразными химическими загрязнениями: фторидом, хромом, цианидами и др. Электродиализ можно использовать перед ионным обменом для поддержания постоянного солесодержания воды, при регенерации отработанных растворов и электролитов. Недостаток - значительный расход электроэнергии. Используются серийно выпускающиеся электродиализные установки типа ЭДУ, ЭХО, АЭ и т.д. (производительностью от 1 до 25м 3 /ч).

Очистка воды от нефтепродуктов

Международная конвенция 1954 года (с поправками 1962,1969, 1971 г.) по предотвращению загрязнения моря нефтью установила запрет на слив за борт трюмно-балластных вод, содержащих нефтепродукты, в пределах прибрежной зоны (до 100-150 миль) о концентрацией их более 100 мг/л). В России установлены следующие предельно допустимые концентрации (ПДК) нефтепродуктов в воде: многосернистые нефтепродукты - 0,1 мг/л, несернистые нефтепродукты - 0,3 мг/л. В связи с этим большое значение для охраны окружающей среды имеет разработка и усовершенствование способов и средств очистки воды от содержащихся в ней нефтепродуктов.

Методы очистки нефтесодержащих вод.

Тема 12. Теоретические основы защиты почвы

Рис. 14. Виды захоронений отходов

а - отвальный тип захоронения; б - захоронение на склонах; в - захоронение в котлованах; г - захоронение в подземном бункере; 1 - отходы; 2 - гидроизоляция; 3 - бетон

Недостатки захоронений отвального типа: сложность оценки устойчивости откосов; высокие сдвиговые напряжения на основании откосов; необходимость использования специальных строительных конструкций для повышения устойчивости захоронения; эстетическая нагрузка на ландшафт. Захоронения на склонах в отличие от рассмотренных захоронений отвального типа требуют дополнительной защиты тела захоронения от сползания и от смыва водой, стекающей по склону.
Захоронение в котлованах в меньшей степени влияет на ландшафт и не создает опасности, связанной с устойчивостью. Однако оно требует отвода вод с помощью насосов, так как основание расположено ниже поверхности земли. Такое захоронение создает дополнительные трудности для гидроизоляции боковых склонов и основания захоронения отходов, а также требует постоянного контроля за дренажными системами.
Захоронения в подземных бункерах по всем параметрам более удобны и экологически чисты, однако из-за больших капитальных затрат на их сооружение они могут использоваться только для удаления небольших количеств отходов. Подземное захоронение широко используется для изоляции радиоактивных отходов, так как позволяет при определенных условиях обеспечить радиоэкологическую безопасность на весь требуемый период и является наиболее экономически эффективным способом обращения с ними. Укладка отходов на полигоне должна осуществляться слоями толщиной не более 2 м при обязательном уплотнении, обеспечивающем наибольшую компактность и отсутствие пустот, что особенно важно при захоронении крупногабаритных отходов.
Уплотнение отходов при захоронении необходимо не только для максимального использования свободного пространства, но и для уменьшения последующего оседания тела захоронения. Кроме того, рыхлое тело захоронения, имеющее плотность ниже 0,6 т/м усложняет контроль за фильтратом, так как в теле неизбежно возникает множество каналов, затрудняющих его сбор и удаление.
Однако иногда, прежде всего по экономическим соображениям, заполнение хранилища производят посекционно. Основными причинами секционного заполнения являются необходимость разделения различных типов отходов в пределах одного полигона, а также стремление к уменьшению площадей, на которых образуется фильтрат.
При оценке устойчивости тела захоронения следует различать внешнюю и внутреннюю устойчивость. Под внутренней устойчивостью понимают состояние самого тела захоронения (устойчивость бортов, устойчивость к вспучиванию); под внешней устойчивостью понимают устойчивость основания захоронения (оседание, раздавливание). Недостаточная устойчивость может повредить дренажную систему. Объектами контроля на полигонах являются воздух и биогаз, грунтовые воды и фильтрат, почва и тело захоронения. Объем мониторинга зависит от вида отходов и устройства полигона.

Требования к полигонам: предотвращение воздействия на качество грунтовых и поверхностных вод, на качество воздушной среды; предотвращения негативного влияния, связанного с миграцией загрязнителей в подземное пространство. В соответствии с этими требованиями необходимо обеспечить: непроницаемые покрытия грунта и отходов, системы контроля за утечками, обеспечение обслуживания и контроля свалки после закрытия, и другие целесообразные меры.

Основные элементы безопасной свалки : слой поверхностного грунта с растительностью; система дренажа по краям свалки; легко проницаемый слой песка или гравия; изолирующий слой из глины или пластика; отходы в отсеках; мелкий грунт как основа для изолирующего слова; вентиляционная система для удаления метана и двуокиси углерода; дренажный слой для отвода жидкости; нижний изолирующий слой для предотвращения просачивания загрязнителей в грунтовые воды.

Список литературы .

1. Еремкин А.И., Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.: учебное пособие – М., изд АСВ, 2000 – 176 с.

2. Гигиенические нормативы «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест»(ГН2.1.6.1338-03), с Дополнениями №1 (ГН 2с.1.6.1765-03), Дополнениями и изменениями №2(ГН 2.1.6.1983-05). Введены в действие Постановлениями Главного санитарного врача Российской Федерации от 30.05.2003 г. №116, от 17.10.2003 №151, от 03.11.2005 г. №24 (зарегистрированы Минюстом России 09.06.2003 г. рег. №4663; 21.10.2003 г. рег. №5187; 02.12.2005 г. рег. №7225)

3. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишков В.Н.. Инженерная экология, общий курс в 2-х томах. Под общей ред. М.И. Мазура. - М.: Высшая школа, 1996. – т.2, 678 с.

4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). Постановление Госкомгидромета СССР от 04.08.1986 г. №192.

5. СН 245-71. Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий.

6. Ужов В.И., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И., Решидов И.К. Очистка промышленных газов от пыли. –М.: Химия, 1981 – 302 с.

7. Федеральный закон «Об охране атмосферного воздуха» (с изм. На 31.12.2005) от 04.05.1999 г. №96-ФЗ

8. Федеральный закон «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.2002г. №7 –ФЗ (с изменениями на 18 декабря 2006 г.)

9. Худошина М.Ю. Экология. Лабораторный практикум УМУ ГОУ МГТУ «СТАНКИН», 2005. Электронная версия.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра инженерных проблем экологии

“УТВЕРЖДАЮ”

Декан факультета

летательных аппаратов

“___ ”______________200 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины

теоретические основы защиты окружающей среды

ООП по направлению подготовки дипломированного специалиста

656600 – Защита окружающей среды

специальности 280202 «Инженерная защита окружающей среды»

Квалификация – инженер-эколог

Факультет летательных аппаратов

Курс 3, семестр 6

Лекции 34 час.

Практические занятия: 17 час.

РГЗ 6 семестр

Самостоятельная работа 34 часа

Экзамен 6 семестр

Всего: 85часов

Новосибирск

Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста – 656600 - Защита окружающей среды и специальности 280202 – «Инженерная защита окружающей среды»

Регистрационный номер 165 тех\дс от 17 марта 2000 г.

Шифр дисциплины в ГОС – СД.01

Дисциплина «Теоретические основы защиты окружающей среды» относится к федеральному компоненту.

Шифр дисциплины по учебному плану - 4005

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры инженерных проблем экологии.

Протокол заседания кафедры № 6-06 от 13 октября 2006 г.

Программу разработала

профессор, д. т.н., профессор

Заведующий кафедрой

профессор, д. т.н., доцент

Ответственный за основную

профессор, д. т.н., профессор

Общие требования к образованности приведены в табл.1.

Таблица 1

Требования ГОС к обязательному минимуму

2. Цели и задачи курса

Основной целью является ознакомление студентов с физико-химическими основами обезвреживания токсичных антропогенных отходов и овладение первоначальными навыками инженерных методов расчета оборудования для обезвреживания данных отходов.

3. Требования, предъявляемые к дисциплине

Основные требования к курсу определяются положениями Государственного образовательного стандарта (ГОС) по направлению 553500 – защита окружающей среды. В соответствии с ГОС для указанного направления в рабочую программу включены следующие основные разделы:

Раздел 1. Основные загрязнители окружающей среды и методы их обезвреживания.

Раздел 2. Основы расчета адсорбционных, массообменных и каталитических процессов.

4. Объем и содержание дисциплины

Объем дисциплины соответствует учебному плану, утвержденному проректором НГТУ

Наименование тем лекционных занятий, их содержание и объём в часах.

Раздел 1. Основные загрязнители окружающей среды и методы их обезвреживания (18 часов).

Лекция 1. Антропогенные загрязнители промышленных центров. Загрязнители воды, воздуха и почвы. Образование оксидов азота в процессах горения.

Лекция 2. Основы расчета рассеивания примесей в атмосфере. Коэффициенты, используемые в моделях рассеивания примесей. Примеры расчета рассеивания примесей.

Лекции 3-4. Методы очистки промышленных газовых выбросов. Понятие о методах очистки: абсорбционные , адсорбционные, конденсационные, мембранные, термические, химические, биохимические и каталитические методы обезвреживания загрязнителей. Области их применения. Основные технологические особенности и параметры процессов.

Лекция 5. Очистка сточных вод на основе методов разделения. Очистка сточных вод от механических примесей: отстойники, гидроциклоны, фильтры, центрифуги. Физико-химические основы применения флотации, коагуляции, флокуляции для удаления примесей. Методы интенсификации процессов очистки сточных вод от механических примесей.

Лекция 6. Регенерационные методы очистки сточных вод. Понятие и физико-химические основы методов экстракции, стриппинга (десорбции), перегонки и ректификации, концентрирования и ионного обмена. Использование для очистки воды явления обратного осмоса, ультрафильтрации и адсорбции.

Лекции 7-8. Деструктивные методы очистки воды. Понятие о деструктивных методах. Использование для очистки воды химических методов, основанных на нейтрализации кислых и щелочных загрязнителей, восстановление и окисление (хлорирование и озонирование) примесей. Очистка воды путем перевода загрязнителей в нерастворимые соединения (образование осадков). Биохимическая очистка сточных вод. Особенности и механизм процесса очистки. Аэротенки и метантенки.

Лекция 9. Термический метод обезвреживания сточных вод и твердых отходов. Технологическая схема процесса и типы используемого оборудования. Понятие об огневом обезвреживании и пиролизе отходов. Жидкофазное окисление отходов – понятие о процессе. Особенности переработки активного ила.

Раздел 2. Основы расчета адсорбционных, массообменных и каталитических процессов (16 часов).

Лекция 10. Основные типы каталитических и адсорбционных реакторов. Полочные, трубчатые реакторы и реакторы с кипящим слоем. Области их применения для обезвреживания газовых выбросов. Конструкции адсорбционных реакторов. Использование движущихся слоев адсорбента.

Лекция 11. Основы расчета реакторов обезвреживания газовых выбросов. Понятие о скорости реакции. Гидродинамика неподвижных и псевдоожиженных зернистых слоев. Идеализированные модели реакторов - идеальное смешение и идеальное вытеснение. Вывод уравнений материального и теплового баланса для реакторов идеального смешения и идеального вытеснения.

Лекция 12. Процессы на пористых гранулах адсорбента и катализатора. Стадийность процесса химического (каталитического) превращения на пористой частице. Диффузия в пористой частице. Молекулярная и кнудсеновская диффузия . Вывод уравнения материального баланса для пористой частицы. Понятие о степени использования внутренней поверхности пористой частицы.

Лекции 13-14. Основы адсорбционных процессов. Изотермы адсорбции. Методы экспериментального определения изотерм адсорбции (весовой, объемный и хроматографический методы). Уравнение адсорбции Ленгмюра. Уравнения массового и теплового баланса для процессов адсорбции. Стационарный фронт сорбции. Понятие о равновесной и неравновесной адсорбции Примеры практического применения и расчета адсорбционного процесса для очистки газов от паров бензола.

Лекция 15. Механизм процессов массопереноса. Уравнение массоотдачи. Равновесие в системе «жидкость-газ». Уравнения Генри и Дальтона. Схемы адсорбционных процессов. Материальный баланс массообменных процессов. Вывод уравнения рабочей линии процесса. Движущая сила массообменных процессов. Определение средней движущей силы. Типы адсорбционных аппаратов. Расчет адсорбционных аппаратов.

Лекция 16. Очистка отходящих газов от механических загрязнителей. Механические циклоны. Расчет циклонов. Выбор типов циклонов. Расчетное определение эффективности пылеулавливания.

Лекция 17. Основы очистки газов с помощью электрофильтров. Физические основы улавливания механических примесей электрофильтрами. Расчетные уравнения для оценки эффективности работы электрофильтров. Основы проектирования электрофильтров. Методы повышения эффективности улавливания механических частиц электрофильтрами.

Итого часов (лекции) – 34 часа.

Наименование тем практических занятий, их содержание и объём в часах.

1. Методы очистки газовых выбросов от токсичных соединений (8 часов) в т. ч.:

а) каталитические методы (4 часа);

б) адсорбционные методы (2 часа);

в) очистка газов с помощью циклонов (2 часа).

2. Основы расчета реакторов для обезвреживания газов (9 часов):

а) расчет каталитических реакторов на основе моделей идеального смешения и идеального вытеснения (4 часа);

б) расчет адсорбционных аппаратов очистка газов (3 часа);

в) расчет электрофильтров для улавливания механических загрязнителей (2 часа).

________________________________________________________________

Итого часов (практические занятия) – 17 часов

Наименование тем расчетно-графических заданий

1) Определение гидравлического сопротивления неподвижного зернистого слоя катализатора (1 час).

2) Исследование режимов псевдоожижения зернистых материалов (1 час).

3) Исследование процесса термического обезвреживания твердых отходов в реакторе с кипящим слоем (2 часа).

4) Определение адсорбционной ёмкости сорбентов по улавливанию газообразных загрязнителей (2 часа).

________________________________________________________________

Итого (расчетно-графических заданий) – 6 часов.

4. Формы контроля

4.1 . Защита расчетно-графических заданий.

4.2. Защита рефератов по темам курса.

4.3. Вопросы к экзамену.

1. Основы абсорбционных процессов очистки газов. Типы абсорберов. Основы расчета абсорберов.

2. Конструкции каталитических реакторов. Трубчатые, адиабатические, с кипящим слоем, с радиальным и аксиальным ходом газа, с движущимися слоями.

3. Распространение выбросов от источников загрязнений.

4. Адсорбционные процессы очистки газов. Технологические схемы адсорбционных процессов.

5. Очистка сточных вод окислением примесей химическими реагентами (хлорирование, озонирование).

6. Диффузия в пористой грануле. Молекулярная и кнудсеновская диффузия.

7. Кондиционные методы очистки газов.

8. Термическое обезвреживание твердых отходов. Типы печей обезвреживания.

9. Уравнение реактора идеального перемешивания.

10. Мембранные методы очистки газов.

11. Гидродинамика псевдоожиженных зернистых слоев.

12. Условия псевдоожижения.

13. Основы улавливания аэрозолей электрофильтрами. Факторы, влияющие на эффективность их работы.

14. Термическое обезвреживание газов. Термическое обезвреживание газов с регенерацией тепла. Типы печей термического обезвреживания.

15. Основы процессов экстракционной очистки сточных вод.

16. Модель реактора идеального вытеснения.

17. Основы химических методов очистки газов (облучение потоков электронов, озонирование)

18. Гидродинамика неподвижных зернистых слоев.

19. Равновесие в системе «жидкость - газ».

20. Биохимическая очистка газов. Биофильтры и биоскруберы.

21. Биохимическая очистка - основы процесса. Аэротенки, метатенки.

22. Идеализированные модели каталитических реакторов. Материальные и тепловые балансы.

23. Виды загрязнителей сточных вод. Классификация методов очистки (разделение, регенерационные и деструктивные методы).

24. Фронт адсорбции. Равновесная адсорбция. Стационарный фронт адсорбции.

25. Пылеулавливающее оборудование - циклоны. Последовательность расчета циклона.

26. Методы отделения механических примесей: отстойники, гидроциклоны, фильтры, центрифуги).

27. Концентрирование - как метод очистки сточных вод.

28. Фронт адсорбции. Равновесная адсорбция. Стационарный фронт адсорбции.

29. Основы флотации, коагуляции, флокуляции.

30. Тепло (массо) обмен при адсорбции.

31. Последовательность расчета насадочного абсорбера.

32. Физические основы интенсификации процессов очистки сточных вод (магнитный, ультразвуковой методы).

33. Процессы превращения на пористой частице.

34. Последовательность расчетов адсорберов.

35. Десорбция - метод удаления летучих примесей из сточных вод.

36. Адсорбционная очистка сточных вод.

37. Понятие степени использования для частиц катализатора.

38. Распространение выбросов от источников загрязнений.

39. Перегонка и ректификация при очистке сточных вод.

40. Неравновесная адсорбция.

41. Обратный осмос и ультрафильтрация.

42. Изотермы адсорбции. Методы определения изотерм адсорбции (весовой, объемный, хроматографический).

43. Основы жидкофазного окисления сточных вод под давлением.

44. Движущая сила массообменных процессов.

45. Очистка сточных вод нейтрализацией, восстановлением, образованием осадков.

46. Уравнения теплового и материального баланса адсорбера.

47. Пылеулавливающее оборудование - циклоны. Последовательность расчета циклона.

48. Биохимическая очистка - основы процесса. Аэротенки, метатенки.

49. Основы улавливания аэрозолей электрофильтрами. Факторы, влияющие на эффективность их работы.

1. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов, защита биосферы от промышленных выбросов. М., Химия, 1985. 352с.

2. . . Предельно-допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Л. Химия, 1985.

3. Б. Бретшнайдер, И. Курфюрст. Охрана воздушного бассейна от загрязнений. Л. Химия, 1989.

4. . Обезвреживание промышленных выбросов дожиганием. М. Энергоатомиздат, 1986.

5. , и др. Очистка производственных сточных вод. М. Стройиздат, 1970, 153с.

6. , и др. Очистка промышленных сточных вод. Киев, Техника, 1974, 257с.

7. , . Очистка сточных вод в химической промышленности . Л, Химия, 1977, 464с.

8. АЛ. Титов, . Обезвреживание промышленных отходов: М. Стройиздат, 1980, 79с.

9. , . Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба. Новосибирск, 1990, 184с.

10. . Теоретические основы защиты окружающей среды (конспект лекций). ИК СО РАН – НГТУ, 2001г. – 97с.

Теоретические основы технологических процессов охраны окружающей среды

1. Общая характеристика методов защиты окружающей среды от промышленных загрязнений

Защита окружающей среды является составной частью концепции устойчивого развития человеческого общества, означающей длительное непрерывное развитие, обеспечивающее потребности ныне живущих людей без ущерба удовлетворению потребностей будущих поколений. Концепция устойчивого развития не сможет реализоваться, если не будут разработаны конкретные программы действий по предотвращению загрязнения окружающей среды, включающие в себя также организационные, технические и технологические разработки по развитию ресурсо-, энергосберегающих и малоотходных технологий, снижению газовых выбросов и жидкостных сбросов, переработки и утилизации хозяйственных отходов, уменьшению энергетического воздействия на окружающую среду, усовершенствованию и использованию средств защиты окружающей среды.

Организационно-технические методы охраны окружающей среды можно условно разделить на активные и пассивные методы. Активные методы защиты окружающей среды представляют собой технологические решения по созданию ресурсосберегающих и малоотходных технологий.

Пассивные методы защиты окружающей среды делятся на две подгруппы:

рациональное размещение источников загрязнения;

локализация источников загрязнения.

Рациональное размещение предполагает территориальное рациональное размещение объектов экономики, снижающее нагрузку на окружающую среду, а локализация по существу является флегматизацией источников загрязнений и средством снижения их выбросов. Локализация достигается применением различных природоохранных технологий, технических систем и устройств.

В основе многих природоохранных технологий лежат физические и химические превращения. В физических процессах изменяются лишь форма, размеры, агрегатное состояние и другие физические свойства веществ. Их строение и химический состав сохраняются. Физические процессы доминируют в процессах пылеулавливания, процессах физической абсорбции и адсорбции газов, очистки сточных вод от механических примесей и в других аналогичных случаях. Химические процессы изменяют химический состав обрабатываемого потока. С их помощью токсичные компоненты газовых выбросов, жидких и твердых отходов, сточных вод превращаются в нетоксичные.

Химические явления в технологических процессах зачастую получают развитие под влиянием внешних условий (давление, объем, температура и т.д.), в которых реализуется процесс. При этом имеют мест превращения одних веществ в другие, изменение их поверхностных, межфазных свойств и ряд других явлений смешанного (физического и химического) характера.

Совокупность взаимосвязанных химических и физических процессов, происходящих в вещественной субстанции, получила название физико-химических, пограничных между физическими и химическими процессами. Физико-химические процессы широко применяются в природоохранных технологиях (пыле- и газоулавливании, очистке сточных вод и др.).

Специфическую группу составляют биохимические процессы - химические превращения, протекающие с участием субъектов живой природы. Биохимические процессы составляют основу жизнедеятельности

всех живых организмов растительного и животного мира. На их использовании построена значительная часть сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, например биотехнология. Продуктом биотехнологических превращений, протекающих с участие микроорганизмов, являются вещества неживой природы. В теоретических основах технологии охраны окружающей среды, базирующихся на общих законах физической и коллоидной химии, термодинамики, гидро- и аэродинамики, изучается физико-химическая сущность основных процессов природоохранных технологий. Такой системный подход к природоохранным процессам позволяет сделать обобщения по теории таких процессов, применить к ним единый методологический подход.

В зависимости от основных закономерностей, характеризующих протекание природоохранных процессов, последние подразделяют на следующие группы:

механические;

гидромеханические;

массообменные,

химические;

физико-химические;

тепловые процессы;

биохимические;

процессы, осложненные химической реакцией.

В отдельную группу выделены процессы защиты от энергетических воздействий, в основном базирующиеся на принципах отражения и поглощения избыточной энергии основных технологических процессов природопользования.

К механическим процессам, основой которых является механическое воздействие на твердые и аморфные материалы, относят измельчение (дробление), сортирование (классификация), прессование и смешивание сыпучих материалов. Движущей силой этих процессов являются силы механического давления или центробежная сила.

К гидромеханическим процессам, основой которых является гидростатическое или гидромеханическое воздействие на среды и материалы,

относят перемешивание, отстаивание (осаждение), фильтрование, центрифугирование. Движущей силой этих процессов является гидростатическое давление или центробежная сила.

К массообменным (диффузионным) процессам, в которых большую роль наряду с теплопередачей играет переход вещества из одной фазы в другую за счет диффузии, относят абсорбцию, адсорбцию, десорбцию, экстрагирование, ректификацию, сушку и кристаллизацию. Движущей силой этих процессов является разность концентраций переходящего вещества во взаимодействующих фазах.

Химические процессы, протекающие с изменением физических свойств и химического состава исходных веществ, характеризуются превращением одних веществ в другие, изменением их поверхностных и межфазных свойств. К этим процессам можно отнести процессы нейтрализации, окисления и восстановления. Движущей силой химических процессов является разность химических (термодинамических) потенциалов.

Физико-химические процессы характеризуются взаимосвязанной совокупностью химических и физических процессов. К физико-химическим процессам разделения, основой которых являются физико-химические превращения веществ, можно отнести коагуляцию и флокуляцию, флотацию, ионный обмен, обратный осмос и ультрафильтрацию, дезодорацию и дегазацию, электрохимические методы, в частности, электрическую очистку газов. Движущей силой этих процессов является разность физических и термодинамических потенциалов разделяемых компонентов на границах фаз.

К тепловым процессам, основой которых является изменение теплового состояния взаимодействующих сред, относят нагревание, охлаждение, выпаривание и конденсацию. Движущей силой этих процессов является разность температур (термических потенциалов) взаимодействующих сред.

Биохимические процессы, в основе которых лежат каталитические ферментативные реакции биохимического превращения веществ в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, характеризуются протеканием биохимических реакций и синтезом веществ на уровне живой клетки. Движущей силой этих процессов является энергетический уровень (потенциал) живых организмов.

Указанная классификация не является жесткой и неизменной. В реальной действительности многие процессы осложнены протеканием смежно-параллельных процессов. Например, массообменные и химические процессы часто сопровождаются тепловыми процессами. Так, ректификацию, сушку и кристаллизацию можно отнести к комбинированным тепломассообменным процессам. Процессы абсорбции, адсорбцичасто сопровождаются химическими превращениями. Химические процессы нейтрализации и окисления можно одновременно рассматриваются как массообменные процессы. Биохимические процессы сопровождаются одновременно тепло- и массообменом, а физико-химические процессы - массообменными процессами.

Каталитические методы газоочистки

Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на закономерностях гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие соединения...

Методы очистки отходящих газов и выбросов при производстве кормовых дрожжей

Методы улавливания пыли Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощью звуковой и ультразвуковой коагуляции...

Нормирование, сертификация и стандартизация в области охраны окружающей среды

Нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду...

Основные функции мониторинга окружающей природной среды

Причины загрязнения биосферы

Загрязнение стало обыденным словом, наводящим на мысли об отравленных воде, воздухе, земле. Однако на самом деле эта проблема гораздо сложнее. Загрязнению невозможно дать простое определение, так как оно может включать в себя сотни факторов...

Проблемы экологического права Кыргызской Республики

Система экологического законодательства состоит из двух подсистем: природоохранительного и природно-ресурсного законодательств. В подсистему природоохранительного законодательства входит Закон об охране окружающей среды...

Загрязнение - изменение природной среды (атмосферы, воды, почвы) в результате наличия в ней примесей. При этом различают загрязнения: антропогенные - вызванные деятельностью человека и естественные - вызванные природными процессами...

Хлоропласты – центры фотосинтеза клеток растений

Основными источниками загрязнения атмосферы являются электростанции, работающие на угле, предприятия угольной, металлургической и химической промышленности, цементные, известковые, нефтеперерабатывающие и другие заводы...

Экологическая политика Китая

Защита окружающей среды в Китае является одним из базовых направлений развития национальной политики. Правительство КНР уделяет большое внимание законодательной работе в этой сфере. С целью стимулирования координации экономического...

Экологическая политика Китая

Правовая система Китая, призванная защищать окружающую среду, была создана относительно недавно. Создание экологических законов часто оказывается в ведении местных властей...

Экология: основные понятия и проблемы

Основой устойчивого развития Российской Федерации является формирование и последовательная реализация единой государственной политики в области экологии...

Энергетические загрязнения

Атмосфера всегда содержит определённое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического...