Sarvtor.ru

SarVtor.Ru
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Борьба за воздух: как в российских городах снижают вредные выбросы

Борьба за воздух: как в российских городах снижают вредные выбросы

КРАСНОЯРСК, 17 февраля. /ТАСС/. Жители нескольких российских городов, где ситуация с экологией довольно трудная, вышли на пикеты, отстаивая право на чистый воздух. В последнем государственном докладе о состоянии окружающей среды, опубликованном Минприроды РФ в декабре 2016 года, говорится, что в городах, где уровень загрязнения оценивается как высокий и очень высокий, проживают 17 млн россиян. Объем выбросов в атмосферу в 2015 году превысил 31 млн тонн. Глава правительства Дмитрий Медведев дал поручение до средины сентября разработать механизмы снижения выбросов и закрепить их законодательно.

Опрошенные ТАСС эксперты считают, что кардинально изменить ситуацию может внедрение на промышленных предприятиях современных технологий и ограничения сферы автомобильного транспорта путем введения платных парковок и перехода на топливо Евро-5.

«У нас на пленарном заседании Госдумы 10 февраля звучал один из таких примеров: жители города Находки в Приморском крае страдают от угольной пыли и требуют прекратить перегрузку угля открытым способом. От угольной пыли все вокруг черное, но, главное, что статистика уже фиксирует рост заболеваний среди горожан. Та же проблема в «Порту Ванино» Хабаровского края, где жители уже устраивают пикеты», — сказала ТАСС председатель комитета по экологии и охране окружающей среды Госдумы России Ольга Тимофеева.

Содержание

По источникам загрязнения выделяют два вида загрязнения атмосферы:

  • естественное
  • искусственное

По характеру загрязнителя загрязнение атмосферы бывает трех видов:

  • физическое — механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в том числе радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы теплого воздуха и т. п.)
  • химическое — загрязнение газообразными веществами и аэрозолями. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздуха это: оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, атмосферная пыль и радиоактивные изотопы
  • биологическое — в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами и спорамибактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.

Пути решения проблемы загрязнения атмосферы

Учитывая масштабы загрязнения воздуха и положение воздушной среды, уполномоченные органы всех стран начали продумывать шаги и разрабатывать меры для регулирования индекса ИЗА. На сегодняшний день ещё некоторые методы на этапе разработки, но многие уже имеют полную силу.

Сокращение промышленных выбросов

На данный момент, почти во всех развитых странах реализуется кампания по снижению уровня отходов с предприятий. Происходит это путём установки фильтров на производствах.

Транспортный контроль

Грамотным решением проблемы загрязнения автомобилями воздуха можно считать введение норм на степень загрязнения воздуха двигателями внутреннего сгорания. Например, в России на заводах-производителях и сертификационных испытаниях техники проводят замеры опасности двигателей для окружающей среды. Согласно государственным стандартам, двигатель получает свой классификационный код – экологический класс. Это напрямую влияет на возможность его эксплуатации в будущем.

Программы утилизации мусора

Учитывая, к каким последствиям приводит скопившийся на планете мусор, страны активно разрабатывают методы для борьбы с опасной утилизацией мусора. Повсеместно происходит внедрение современных способов сортировки и утилизации мусора. За последние десятилетия люди научились перерабатывать мусор в нечто новое, вместо бесполезного сжигания или захоронения.

Читайте так же:
Портланд от цемента отличие

Использование альтернативных источников энергии

Для борьбы с дальнейшим загрязнением атмосферы человечество начинает внедрять новые методы добычи электроэнергии. Это могут быть солнечные панели, ветровые установки, гидроэлектростанции и т.д. Такие источники энергии не выбрасывают вредные элементы в атмосферу, а потому, не способствуют химическому засорению и загрязнению природы.

Уменьшение химических добавок в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве зарождается тренд на применение безопасных добавок, не содержащих пестициды. Растёт количество эко-ферм, которые существуют за счёт ручного труда фермеров.

Использование RDF и отработавших автомобильных покрышек в цементной печи

Проблема загрязнения окружающей среды разнообразными веществами в настоящее время приобретает глобальный характер. На сегодняшний день одной из основных задач, актуальных во всем мире, является переработка и утилизация коммунальных и промышленных отходов. Накопление и несвоевременный вывоз отходов создают экологическую опасность для населения из-за содержания в них большого количества органических веществ, которые при разложении образуют вредные химические соединения.

Мировой опыт показывает, что цементная промышленность является уникальным и эффективным утилизатором широчайшего спектра техногенных отходов: металлургических шлаков, золы ТЭЦ, осадков очистных сооружений, отходов переработки сельхозпродукции, нефти, газа, отходов деревообработки, целлюлозно-бумажной промышленности и бытового мусора. Практически все действующие сегодня цементные предприятия России испытывают трудности из-за постоянно растущих цен на энергоносители. Одним из мероприятий, позволяющих снизить затраты на энергоносители, может стать частичная замена традиционного топлива альтернативным.

Исследована проблема утилизации отработавших автомобильных покрышек и способ решения этой проблемы путем использования автопокрышек в составе топлива для цементных печей. Рассмотрено использование RDF (Refuse Derived Fuel) в качестве части органического топлива. Проведен расчет материальных балансов горения топлива и тепловых балансов вращающейся печи для производства цемента.

В эксплуатируемых в настоящее время мусоросжигательных печах температура сжигания отходов составляет не более 850-950 °С. После сжигания отходов остаются зола и шлак, требующие специального дополнительного обезвреживания. В связи с ужесточением нормативных показателей, связанных с выбросами, в настоящее время обсуждается вопрос о необходимости увеличения температуры процесса термического обезвреживания. В связи с этим альтернативным способом термической утилизации отходов становится обезвреживание промышленных и коммунальных отходов в цементных печах, использование которых дает массу преимуществ [1]:

  • высокая температура материала (до 1450 °C) и газовой среды (до 2000 °C);
  • время пребывания газов в горячей зоне при температуре выше 1200 °C составляет не менее 7 секунд;
  • присутствующие в отходах тяжелые металлы нейтрализуются, так как в процессе получения клинкера участвует большое количество извести;
  • процесс производства клинкера в печи в большинстве случаев является безотходным, так как вся уловленная пыль из цементной печи возвращается в технологический процесс.

Следует отметить, что сегодня в европейских странах существуют предприятия, на которых использование альтернативных видов топлива достигает 100 % от общего потребления топлива. При этом природный газ используется только как резервное топливо или как вспомогательное — для поддержания горения трудно сгораемого топлива, углеродсодержащих отходов и розжига [2].

Читайте так же:
Как очистить пластмассовое ведро от цемента

Расположение цементных заводов на территории РФ представлено на рис. 1. Общее количество заводов — более 50.

Большинство заводов находится в европейской части России и Западной Сибири. Это объясняется тем, что с целью уменьшения расходов на подвоз компонентов цементные заводы обычно строят возле месторождений основных сырьевых материалов, а также вблизи районов жилищного и промышленного строительства.

Затраты на энергоносители на цементных предприятиях в Российской Федерации составляют 50-57 % от себестоимости конечного продукта [3]. Их можно снизить путем частичной замены традиционного топлива альтернативным. Речь идет о замене части органического топлива на вторичное топливо, производимое в процессе переработки и обезвреживания твердых коммунальных отходов (ТКО). Такое топливо получило название «топливо, полученное из отходов» или Refuse Derived Fuel (RDF) [4]. Для производства RDF используются следующие фракции ТКО: бумага, текстиль, древесина, пластмасса. Основным достоинством RDF следует считать возможность хранения в течение определенного времени.

На рис. 2 представлена технологическая схема производства топлива RDF.

Главную сложность составляет отсутствие в РФ раздельного сбора ТКО, в то время как во многих развитых странах во дворах стоят контейнеры для разных типов отходов и вероятность попадания в общую массу отходов опасных элементов мала. В нашем случае это влечет за собой необходимость более тщательного подхода к вопросу сепарации.

Внедрение раздельного сбора мусора — сложная проблема из-за отсутствия понимания населением важности и необходимости данного процесса, хотя использование отходов в качестве вторсырья способствует сохранению природных ресурсов и укреплению экологической безопасности окружающей среды. Главное внимание должно уделяться работе с населением, ведь основой для применения раздельного сбора отходов является высокая экологическая культура населения [5].

Нами также была рассмотрена проблема утилизации отработанных автомобильных покрышек и способ ее решения путем использования покрышек в качестве замены части топлива во вращающейся цементной печи [6, 7].

Общемировые запасы изношенных автошин оцениваются примерно в 100 млн т при ежегодном приросте не менее 7 млн т. Годовой объем образования отработанных покрышек в мире, тыс. т: Россия — 1000; США — 4000; Япония — 1126; Китай — 750; Германия — 667; Индия — 506; Швейцария — 487. Из этого количества в мире только 23 % покрышек находит применение (экспорт в другие страны, сжигание с целью получения энергии, механическое размельчение для покрытия дорог и др.). Остальные автопокрышки никак не утилизируются из-за отсутствия рентабельного способа утилизации. Громадное количество не нашедших применения изношенных автомобильных и авиационных покрышек закапывается в землю, скапливается на открытых площадках, занимая огромное пространство, представляет собой опасность для возгорания.

Химический состав, а следовательно, горючие свойства шин отличаются от основных видов топлив, используемых в цементных печах. В табл. 1 приведены данные по типичным составам шин, угля и мазута (состав приведен на рабочую массу отходов (топлива)). Также в табл. 1 представлена низшая теплота сгорания отходов (топлива) на рабочую массу).

Химический состав шин при использовании их в качестве топлива будет влиять:

  • на эффективность выгорания покрышек;
  • содержание тяжелых металлов в клинкере;
  • эмиссию газов и макрочастиц.
Читайте так же:
Утеплитель солома с цементом

Состав шин, угля и мазута

Тип кордаВлага W p , %Зола А p , %Углерод C p , %Водород H p , %Азот N p , %Кислород O p , %Сера S p , %Q p н, МДж/кг
Fibreglass0,0011,7075,806,620,24,391,2932,47
Steel-belted0,0025,20 (в т.ч. сталь)64,395,000,14,400,9126,67
Nylon0,007,2078,906,97p — 1,01; зола A p — 13,73; сера S p — 1,33; углерод C p — 69,88; водород H p — 8,55; кислород O p — 5,21; азот Np p — 0,29.

Теплота сгорания покрышек Qн p = 32,056 МДж/кг.

Поскольку содержащиеся в автопокрышках компоненты так или иначе входят в состав цемента, то использование автопокрышек в качестве замены части органического топлива представляется целесообразным.

В настоящее время каждый житель в Российской Федерации выбрасывает ежегодно в среднем 285-290 кг твердых коммунальных отходов [8]. Примерный морфологический состав ТКО по России [9] следующий:

пищевые отходы. 41,00 %
бумага. 35,00 %
пластмасса. 3,00 %
стекло. 8,00 %
металл . 4,00 %
дерево, кости, резина, текстиль, прочее . 9,00 %
итого. 100,00 %

В ТКО содержатся компоненты с относительно высокой теплотой сгорания (бумага, картон, дерево, пластики). Их извлечение и последующее использование в качестве топлива позволило бы реализовать энергетический потенциал отходов.

Сжигание RDF с экологической точки зрения приемлемо, так как высокие температуры технологического процесса позволяют минимизировать количество вредных веществ в отходящих газах и обеспечивает химическое связывание в клинкерных минералах токсичных материалов, выделяющихся из отходов в процессе их переработки [10].

Использование сортировки при получении вторичного топлива (RDF) обязательно, поскольку кроме высококалорийных фракций в ТКО содержатся компоненты, применение которых в технологии RDF снижает теплоту сгорания или просто опасно для окружающей среды (стекло, металлы, хлорсодержащие полимеры, органика, компоненты с высоким содержанием влаги) [11].

Химический состав RDF, полученного из ТКО среднего состава по г. Москва (на рабочую массу), %: углерод С p — 33,875; кислород О p — 26,258; водород Н p — 4,47; азот N p — 0,789; сера S p — 0,313; зола А p — 12,624; влага W p — 21,671.

Теплота сгорания RDF Qн p = 12,719 МДж/кг.

Теплота сгорания (калорийность топлива) в большей степени зависит от содержания в отходах горючих фракций. Средние значения теплоты сгорания топлива RDF лежат в пределах от 12 до 18 МДж/кг.

Существуют методы для увеличения калорийности RDF. В него добавляются искусственные компоненты (некоторые виды пластмассовых изделий), обладающие высокой теплотой сгорания. За счет них характеристики и область применения RDF возрастает. Высокое содержание органических веществ в топливе и его искусственное обогащение приводит к повышению качества RDF и делает его конкурентноспособным с действующими природными видами топлива.

Процесс производства RDF состоит из сепарации, измельчения и обезвоживания мусора. Зачастую применяется прессовка с целью получения пеллетов. В результате этих операций получается горючая фракция размером 20-60 мм (в зависимости от требований предприятий, где будет применяться данный вид топлива).

Большое внимание при производстве и применении топлива RDF стоит уделять экологическому фактору. Должен проводиться серьезный анализ компонентов, входящих в состав топлива и продуктов их горения. В процессе сепарации должны исключаться варианты попадания вредных веществ в топливо. Обязательно осуществление периодического контроля количества вредных выбросов в атмосферу, оно должно соответствовать экологическим нормам, принятым законодательством.

Использование альтернативного топлива RDF в качестве замены ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа) позволяет снизить выбросы СО2 в атмосферу.

Сжигание RDF оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем сжигание ТКО, так как оборудование цементных предприятий, в котором технологические процессы проходят при температуре около 1700 °C, обеспечивает снижение до минимума содержания вредных веществ в отходящих газах за счет более высоких температур, чем, например, в топках мусороперерабатывающих заводов или в агрегатах других промышленных производств.

Примером успешного внедрения альтернативного топлива в производство стала цементная компания Cemex, основанная в 1906 г. в Мексике. Использование альтернативных видов топлива данной компанией является самым высоким в мире.

В качестве альтернативного топлива заводы компании Cemex используют шины, бытовые отходы и биомассу, осадки сточных вод и отходы сельского хозяйства. Cemex использовал 25 % альтернативного топлива в производстве цемента в 2011 г., данное достижение позволило компании избежать использования около 2 млн т угля и сократить выбросы углекислого газа на 1,8 млн т [12].

В табл. 2 представлено сравнение выбросов от производства цемента с использованием традиционных видов топлива и выбросов при использовании топлива, содержащего 30 % горючих фракций бытовых отходов [13].

Сравнение выбросов загрязняющих веществ при традиционном обжиге клинкера с выбросами при использовании альтернативного топлива, изготовленного из бытовых отходов

В табл. 3 представлен тепловой баланс вращающейся цементной печи с клинкерным холодильником при совместном использовании природного газа, покрышек и RDF. В таблице приведены результаты расчетов, где доля RDF принимается 40 %, доля природного газа — 30 %, доля покрышек — 30 %. Коэффициент расхода воздуха а = 1,15.

Тепловой баланс вращающейся цементной печи с клинкерным холодильником при совместном использовании природного газа, покрышек и RDF

Замена части органического топлива альтернативным дает следующие результаты:

  • экономия природного газа;
  • нет необходимости строить специальную установку для утилизации отходов;
  • утилизация отходов и уменьшение количества загрязняющих окружающую среду веществ.

На рис. 4 представлена круговая диаграмма расходных статей теплового баланса вращающейся цементной печи при совместном использовании природного газа, покрышек и RDF.

Использование твердых бытовых отходов в качестве альтернативного топлива позволяет не только сократить экономические затраты производства за счет сокращения потребления органического топлива, но и снизить нагрузку на окружающую среду из-за уменьшения эмиссии парниковых газов и уменьшения количества отходов, идущих на захоронение. Практика использования альтернативного топлива широко распространена за рубежом, что свидетельствует об успешности данных технологий.

Бернадинер Игорь Михайлович,
доцент кафедры «Энергетика высокотемпературной технологии»
Александрова Елена Юрьевна,
студент кафедры «Энергетика высокотемпературной технологии»,
Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт»

Вестник ПНИПУ. Прикладная экология. Урбанистика. 2018. № 21

Глобальное потепление как результат температурного загрязнения атмосферы

Одно из наиболее значительных последствий загрязнения воздуха – изменение климата. В результате роста мирового потребления ископаемого топлива уровни углекислого газа в атмосфере с 1900 года неуклонно повышались и темпы роста ускоряются. Было подсчитано, что при сохранении тенденции, к концу 21 века средняя глобальная температура воздуха может повыситься еще на 4°C.

Потепление вызывает таяние полярных ледников, повышение уровня моря, затопление прибрежных районов мира. Происходят изменения в структуре осадков имеющие неблагоприятные последствия для сельского хозяйства и лесных экосистем. Более высокие температуры и влажность увеличивают заболеваемость людей и животных в некоторых частях мира. Выполнение международных соглашений по сокращению выбросов парниковых газов необходимо для защиты качества воздуха и смягчения последствий глобального потепления.

Чем мы дышим?

Загрязнение атмосферы — одна из наиболее острых проблем человечества. По данным Всемирной организации здравоохранения, 9 из 10 человек в мире дышат загрязненным воздухом. При этом пока нет эффективного инструмента, который позволил бы в режиме реального времени оценить вклад каждого источника загрязняющих выбросов, будь то автотранспорт или промышленное предприятие, в экологическое состояние городской воздушной среды.
Проблему призван решить «Экомонитор» — междисциплинарный проект Института естественных и точных наук Южно-Уральского государственного университета. Конечный его продукт — компьютерная программа, которая реализует математическую модель, созданную на основе оригинальных разработок ученых с учетом современного мирового опыта.

— Необходимо знать, какова концентрация каждого вещества на той или иной территории, безопасно ли там находиться. А если в определенной части города расположено несколько промышленных предприятий, то необходимо учитывать вклад каждого в загрязнение воздуха. Поэтому мы разрабатываем математическую модель и программное обеспечение для системы экологического мониторинга», — говорит руководитель проекта доцент кафедры прикладной математики и программирования ЮУрГУ Дмитрий Дрозин.

Он рассказал, как работает система: на экране компьютера или другого устройства в режиме реального времени пользователь увидит информацию о том, какова концентрация того или иного вещества на определенном участке мониторинга. Программа не только соберет данные о содержании загрязняющих веществ в некой конкретной точке, но и рассчитает его изменение на ближайшее время.

По мнению разработчиков, система экологического мониторинга позволит не только получить подробную карту загрязненности воздуха на территории любого города, но и может эффективно использоваться при нормировании выбросов загрязняющих веществ. В ближайшем будущем ученые продемонстрируют пилотную версию программы и проведут ее испытание.

Влияние загрязненного воздуха на организм человека

По данным ВОЗ грязным воздухом дышат 9/10. А ежегодные показатели смертности по причине загрязненности воздуха составляю около 7 миллиардов человек. Данная проблема носит глобальных характер, и оказывает негативное влияние на разные органы и системы органов человека.

  • Дыхательная система. Подвержена риску более всего, так как именно через дыхательные пути поступает грязных воздух, который далее попадает в легкие и насыщает кислородом кровь. Вдыхание грязного воздуха приводит к развитию астмы, снижению иммунитета, нарушению дыхания.
  • Сердечно-сосудистая система. Ученые доказали, что высокая концентрация оксида азота вызывает инфаркт и нарушения работы сердца. Грязный воздух приводит к кислородному голоданию и повышению тромбоцитов в крови. Кроме этого, жители загрязненных районов страдают от сильных колебаний артериального давления.
  • Мозг. Американским ученым удалось доказать, что мелкодисперсные частицы, которые загрязняют воздух, способны вызывать деменцию. Эта болезнь еще носит название «приобретенное слабоумие», больной теряет уже усвоенные знания и не может приобрести новые.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector