09. 12. 2006 - Борьба с вредными выбросами (начало)

Организация борьбы с загрязнением воздуха

Задача специалиста системы борьбы с загрязнением воздуха - добиться того, чтобы избыточные концентрации загрязняющих веществ в воздухе не нанесли вреда какому-либо из чувствительных объектов воздействия. К объектам воздействия могут относиться люди, растения, животные и материалы. В любом из случаев внимание следует сосредоточить на самом чувствительном объекте этих групп. К веществам, загрязняющим воздух, могут относиться газы, пары, аэрозоли и, в некоторых случаях, опасные биологические материалы. Правильно спланированная система мер не позволит объекту подвергнуться воздействию вредной концентрации загрязняющего вещества.

Большинство систем борьбы с загрязнением воздуха представляют собой комбинацию нескольких методов регулирования. Обычно это комбинация мероприятий технологического и административного регулирования, а в крупных и более комплексных источниках может быть более одного типа технологического регулирования.

В идеальном случае выбор соответствующих методов регулирования производится в контексте проблемы, которую предстоит решать.

• Какие вещества и в какой концентрации испускаются?
• Каковы объекты воздействия? Какой из объектов наиболее чувствителен?
• Каковы допустимые краткосрочные уровни воздействия?
• Каковы допустимые долгосрочные уровни воздействия?
• В какой комбинации необходимо выбрать меры контроля, чтобы убедиться в том, что краткосрочные и долгосрочные уровни воздействия не превышены?
  

В таблице 1 описаны этапы этого процесса.

Таблица 1 - Этапы в выборе способа борьбы с загрязнениями

Этап 1: Определите эмиссию.	На первом этапе нужно определить, какие вещества будут испускаться из дымовых труб. Все потенциально вредные вещества должны быть перечислены. Далее нужно приблизительно оценить, какой объем каждого вещества будет испускаться. Без этих данных руководитель не может начать разрабатывать программу борьбы с загрязнением.
Этап 2: Определите целевые группы.	Следует идентифицировать все группы, чувствительные к загрязнению. Сюда входят люди, животные, растения и материалы. В каждом случае должен быть выделен наиболее чувствительный член в каждой группе (например, больные астмой вблизи завода, испускающего в окружающую среду изоцианаты).
Этап 3: Определите приемлемые уровни воздействия.*	Необходимо установить допустимый уровень воздействия целевой группы, наиболее чувствительной к загрязнению. Если загрязняющее вещество обладает кумулятивными эффектами, например, канцерогены, то надо установить долгосрочные (годовые) уровни воздействия. Если загрязняющее вещество обладает краткосрочными эффектами, например, вещество, вызывающее раздражение или повышенную чувствительность, то нужно установить краткосрочный или, возможно, пиковый уровень воздействия.**
Этап 4: Выберите меры контроля.	Этап 1 определяет эмиссии, а этап 3 - допустимые уровни воздействия. На данном этапе каждое загрязняющее вещество следует проверить, чтобы убедиться, что его количество не превышает допустимого уровня. Если допустимый уровень превышен, необходимо ввести дополнительные меры регулирования, а затем снова проверить уровни воздействия. Этот процесс продолжается до тех пор, пока воздействия не уменьшатся до допустимого уровня или ниже него. Для предварительного расчета уровней воздействия на новых предприятиях или проверки альтернативных решений на уже существующих предприятиях может использоваться моделирование рассеивания загрязняющего вещества.

* Устанавливая уровни воздействия на этапе 3, необходимо помнить, что эти воздействия – общие, а не только те, которые исходят от предприятия. После того, как допустимый уровень установлен, необходимо вычесть из него фоновый уровень, а также уровни загрязнения окружающей среды другими предприятиями, чтобы определить максимальное количество загрязняющих веществ, которые предприятие может выбрасывать в атмосферу, не превышая допустимый уровень воздействия. Если этого не сделано, и трем предприятиям разрешено выпускать загрязняющие вещества в максимально допустимых количествах, то группы объектов воздействия подвергнутся воздействию, в три раза превышающему допустимый уровень.

**Некоторые вещества, например, канцерогены, не имеют порога воздействия, ниже которого отрицательные последствия не наступают. Следовательно, поскольку все же допустим выброс некоторых из этих веществ в окружающую среду, группы населения – объекты воздействия будут подвергаться некоторому риску. В этом случае безопасный уровень установить нельзя (или он будет равен нулю). Вместо этого необходимо ввести допустимый уровень риска. Обычно он устанавливается в пределах 1 случая неблагоприятного исхода на 100 000 – 1 000 000 людей, подвергшихся воздействию.

В законодательствах некоторых стран уже проделана часть этой работы: установлены нормы, основанные на максимальной концентрации загрязняющего вещества, которой может подвергнуться объект воздействия. Если имеются стандарты такого типа, специалисту по борьбе с загрязнением воздуха не нужно выполнять Этапы 2 и 3, поскольку это уже сделала регулирующая организация. При этой системе специалист должен установить только стандарты неконтролируемой эмиссии для каждого загрязняющего вещества (Этап 1), а затем определить, какие контрольные мероприятия необходимы для соответствия стандарту (Этап 4).

Имея нормативы качества воздуха, регулирующие организации могут измерять степени индивидуального воздействия и таким образом определять, подвергается ли кто-либо потенциально опасным уровням воздействия. Предполагается, что нормы, установленные в этих условиях, достаточно низки, чтобы защитить наиболее чувствительную группу объектов. Это предположение не всегда надежно. Как показано в таблице 2, общепринятые нормативы качества воздуха могут сильно варьироваться. Нормы содержания в воздухе двуокиси серы колеблются от 30 до 140 .

Таблица 2 - Диапазон стандартов качества воздуха в в сфере контроля содержания наиболее распространенной загрязняющей примеси (сернистого ангидрида)

Страны и территории	Долговременные стандарты качества воздуха при загрязнении сернистым ангидридом
Австралия	50
Канада	30
Финляндия	40
Германия	140
Венгрия	70
Тайвань	133

Для материалов, не столь часто регулируемых, это колебание может быть даже больше (от 1,2 до 1718 ), как показано в таблице 3 для бензола. В этом нет ничего удивительного, учитывая, что экономика может играть столь же большую роль в установлении нормативов, как и токсикология. Если норматив установлен недостаточно низким, чтобы защитить чувствительные к воздействию группы населения, то это никому не пойдет на пользу. Население, подвергающееся воздействию, ощущает недоверие и может, само того не зная, оказаться в опасности. Руководство предприятия, загрязняющего атмосферу, может первое время ощущать выгоду от установления столь мягкого норматива, но если последствия для населения заставляют компанию пересмотреть свои меры регулирования загрязнения, затраты могут быть больше, чем в случае правильного установления нормативов с самого начала.

Таблица 3 Диапазон стандартов качества воздуха в сфере контроля менее распространенной загрязняющей примеси (бензола)

Город/Штат	Суточный (24-часовой) стандарт качества воздуха при загрязнении бензолом
Коннектикут	53.4
Массачусетс	1.2
Мичиган	2.4
Северная Каролина	2.1
Невада	254
Нью-Йорк	1,718
Филадельфия	1,327
Вирджиния	300

Для помощи в проведении сравнений уровни были стандартизированы по усредненному времени, равному 24 часам.

(Адаптировано из: Calabrese и Kenyon 1991.)

Иногда такой поэтапный метод выбора мер по борьбе с загрязнением воздуха максимально сокращается, и регулирующие организации и разработчики нормативов переходят непосредственно к "универсальному решению". Одним из подобных методов является "наилучшая имеющаяся технология очистки" (best available control technology, BACT). Предполагается, что, используя наилучшее сочетание газоочистителей, фильтров и оптимальных производственных технологий, можно достичь достаточно низкого уровня эмиссий для защиты наиболее чувствительной группы объектов воздействия. Часто в результате этого уровень эмиссии оказывается ниже минимального уровня, требуемого для безопасности чувствительных объектов. Таким образом всякое излишнее воздействие должно быть исключено. Примеры BACT приводятся в таблице 4.

Таблица 4 Избранные примеры наиболее эффективных технологий контроля (BACT), описывающие использующиеся методы контроля и дающие оценку эффективности.

Технология	Загрязнитель	Метод контроля	Оценка эффективности
Восстановление почвы	Углеводороды	Термический окислитель	99
Котел-утилизатор крафт - целлюлозного завода	Частицы	Электростатический осадитель (электрофильтр)	99.68
Производство кварцевого стекла	Угарный газ	Хорошая технология отвода	50
Покраска автомобилей	Углеводороды	Дожигатель сушильной печи	90
Электродуговая печь	Частицы	Пылеуловительная камера с рукавными фильтрами	100
Очистка нефти, каталитический крекинг	Частицы, попадающие в организм при дыхании	Циклонный уловитель + скруббер Вентури	93
Медицинская печь для сжигания	Хлористый водород	Скруббер влажной очистки + скруббер сухой очистки	97.5
Пылеугольный котел	Сернистый ангидрид	Распылительная сушилка + поглотитель	90
Избавление от отходов путем дегидратации или сжигания	Частицы	Циклонный уловитель + конденсатор + скруббер Вентури + скруббер влажной очистки	95
Асфальтовый завод	Углеводороды	Термический окислитель	99

Сама по себе технология BACT не обеспечивает адекватных уровней очистки. Хотя это наилучшая система регулирования, основанная на контроле газоочистки и оптимальной производственной технологии, ее может оказаться недостаточно, если источник загрязнения - крупное предприятие или если он расположен рядом с чувствительным к воздействию объектом. Технологию BACT необходимо испытать, чтобы убедиться, что она действительно достаточно надежна. Нормативы эмиссии следует проверять, чтобы определить, не может ли она все же быть опасной даже при наилучшем контроле газоочистки. Если показатели эмиссии все еще опасны, возможно, следует прибегнуть к другим регулирующим мероприятиям, например, к выбору более надежных технологий и материалов или перемещению производства в менее "чувствительный" район.

Другое "универсальное решение", помогающее обойти некоторые из этапов - это технологические (эксплуатационные) нормативы источника. В законодательствах многих стран устанавливаются стандарты эмиссии, превышать которые запрещается. Стандарты эмиссии основаны на эмиссии источника. Обычно этот метод работает успешно, но, как и BACT, подобные стандарты могут быть ненадежны. Уровни эмиссии должны быть достаточно низкими, чтобы защитить наиболее чувствительные группы населения от типичных эмиссий. Однако, так же как и при использовании наилучшей имеющейся технологии очистки, этого может быть недостаточно для защиты всех людей в районах крупных источников эмиссии или вблизи мест проживания чувствительных групп населения. В этом случае для обеспечения безопасности всех групп объектов воздействия необходимо использовать другие процедуры.

BACT и нормативы эмиссии имеют один и тот же основной недостаток. Они предполагают, что, если на предприятии соблюдаются определенные критерии, то группы объектов воздействия оказываются автоматически защищенными. Это не обязательно так, но, как только система приобретает статус закона, последствия для объекта воздействия оказываются второстепенными по сравнению с соблюдением закона.

BACT и нормативы эмиссии источника или конструкционные критерии следует использовать в качестве минимальных критериев в процессе контроля. Если BACT или критерии эмиссии защищают наиболее чувствительные объекты воздействия, они могут использоваться в соответствии с первоначальным намерением; в иных случаях должны применяться меры административного контроля.

Мероприятия по регулированию
Мероприятия по регулированию можно разделить на два основных вида - меры технологического и административного регулирования. Меры технологического регулирования определяются здесь как аппаратура, помещенная на источник эмиссии с целью снижения содержания загрязняющих веществ в потоке газа до уровня, который допустим для данного жилого комплекса, и обеспечивает защиту наиболее чувствительных объектов. Меры административного регулирования определяются здесь как иные мероприятия по регулированию.

Меры технологического регулирования
Газоочистные системы размещаются вблизи источника эмиссии, перед дымовой трубой, с целью удаления загрязняющих веществ из потока газа до его выпуска в окружающую среду. В таблице 5 дается краткий обзор различных классов газоочистных систем.


Таблица 5 Методы очистки газа для удаления вредных газов, паров и частиц из выбросов промышленных технологий

Метод контроля	Примеры	Описание	Эффективность
Газы/Пары
Конденсация	Контактные конденсаторы Поверхностные конденсаторы	Пар охлаждается и конденсируется в жидкость. Этот способ неэффективен. Используется как предварительный для других методов.	80+% при концентрации >2,000 ppm (части на миллион - млн-1)
Поглощение	Скрубберы влажной очистки (насадочные или тарельчатые поглотители)	Газ или пар собирается в жидкость	82-95% при концентрации <100 ppm 95-99% при концентрации >100 ppm
Адсорбция	Углерод Глинозем Гелий кремнезема Молекулярное сито	Газ или пар собирается в сухой остаток	90+% при концентрации <1,000 ppm 95+% при концентрации >1,000 ppm
Сжигание	Факелы Сжигатели Каталитический сжигатель	Органический газ или пар окисляется нагреванием до высокой температуры и удерживанием его при этой температуре в течение значительного периода времени	Не рекомендуется при концентрации <2,000 ppm 80+% при концентрации >2,000 ppm
Частицы
Инерционные сепараторы	Циклонный уловитель	Несущие в себе частицы газы принудительно изменяют направление движения. Инерция частиц приводит к их отделению от газового потока. Этот способ неэффективен. Используется как предварительный для других методов.	70-90%
Скрубберы влажной очистки	Трубка (расходомер) Вентури Увлажненный фильтр Лотковый или ситовой скруббер	Жидкие капельки (вода) собирают частицы посредством столкновения, захвата и диффузии. Капельки и частицы в них затем отделяются от газового потока.	Для 5mm частиц, 98.5% при отметке водомера 6.8; 99.99+% при отметке водомера 50 Для 1 мм частиц, 45% при отметке водомера 6.8; 99.95 при отметке водомера 50
Электростатические осадители (электрофильтры)	Плоско-проводной Плоско-плиточный Трубчатый Влажный	Электрические силы используются для перевода частиц из газового потока на собирающие пластины	95-99.5% для 0.2 мм частиц 99.25-99.9+% для 10 мм частиц
Фильтры	Пылеуловительная камера с рукавными фильтрами	Пористая ткань удаляет частицы из газового потока. Пористая пылевая лепешка, образующаяся на ткани, фактически и выполняет затем фильтрацию.	99.9% для 0.2 мм частиц 99.5% для 10 мм частиц

Газоочиститель - часть комплексной системы, состоящей из чехлов, системы трубопроводов, вентиляторов, очистителей и дымовых труб. Конструкция, техническая характеристика и эксплуатация каждого элемента влияет на производительность всех остальных элементов и системы в целом.

Надо отметить, что эффективность системы варьируется в широких пределах для каждого типа очистителя, в зависимости от его конструкции, энергоемкости, а также характеристик газового потока и загрязняющего вещества. В результате примерные показатели эффективности в таблице 5 являются лишь приблизительными. Различия в эффективности показаны на примере влажных газоочистителей в таблице 5. Эффективность задержки загрязняющих веществ для влажного газоочистителя колеблется от 95% для частиц размером 5 м до 45% для частиц размером 1 м при одинаковом давлении на газоочиститель (показания водомера 6,8 дюймов). Для частиц одинакового размера - 1 м - эффективность колеблется в пределах от 45% при показаниях водомера 6,8 дюймов до 99,95% при показаниях водомера 50 дюймов. В результате газоочистители должны соответствовать конкретным газовым потокам. Использование универсальных устройств не рекомендуется.

Продолжение статьи >>>