Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ при нанесении лакокрасочных материалов

При нанесении лакокрасочных материалов (ЛКМ) загрязняющие вещества выделяются в виде красочного аэрозоля (при пневматическом способе) и компонентов летучей части.

Массовое выделение красочного аэрозоля (только при пневматическом способе нанесения), г/с, определяется по формуле

где g - массовый расход ЛКМ, используемого для покрытия, г/с; 6„- доля ЛКМ, потерянного в виде аэрозоля, процентов (табл. 10.2).

Массовое выделение всей совокупности компонентов летучей части при нанесении ЛКМ находят по формуле

где gbp - доля растворителя в ЛКМ, выделяющегося при данном способе нанесения покрытия, % (табл. 10.2);/р - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, процентов (табл. 10.3).

Таблица 10.2

Выделение ЗВ при нанесении лакокрасочных покрытий

Способ нанесения ЛКМ

Доля ЛКМ, потерянного в виде аэрозоля 6а,%

Доля летучей части ЛКМ, выделяющейся при нанесении покрытия 5р, %

Электростатический

0,3

50

Горячее распыление

20

22

Пневматический

30

25

Безвоздушный

2,5

23

Г идроэлектростатический

1.0

25

П невмоэлектростатический

3,5

20

Окунание

-

28

Струйный облив

-

35

Электроосаждение

-

10

Массовое выделение /-го компонента летучей части ЛКМ определяется с помощью табл. 10.3 по формуле

где А, - содержание компонента в летучей части ЛКМ, %.

Коэффициент эффективности местных отсосов принять равным 1,0.

Результаты расчётов следует представить в виде итоговой таблицы (табл. 10.4).

Состав лакокрасочных материалов

Марка

ЛКМ

Доля летучей части fp, %

Наименование компонентов

Содержание компонентов в летучей части ЛКМ А„ %

НЦ-1125

60

Ацетон

Спирт н-бутиловый Спирт этиловый Толуол Бутилацетат Этилцеллозольв

  • 7
  • 10
  • 15
  • 50
  • 10
  • 8

НЦ-132П

80

Ацетон Бутилацетат Спирт н-бутиловый

Спирт этиловый Этилцеллозольв Толуол

  • 8
  • 8
  • 15
  • 20
  • 8
  • 41

НЦ-211

65

Спирт н-бутиловый Спирт этиловый Бутилацетат Толуол

Этилцеллозольв

Ацетон

  • 10
  • 15
  • 10
  • 50
  • 8
  • 7

Таблица 10.4

Итоговая таблица

Наименование загрязняющего вещества

Величина массового выброса, г/с

Задача

В деревообрабатывающем цехе изготавливают филеночные двери из сосны. Для этого смонтирована общая система аспирации, имеющая единственный источник загрязнения атмосферы.

Исходные данные. 1. Задействовано следующее технологическое оборудование в столярном участке:

Круглопильный станок ЦКБ-4;

Фуговальный станок СФ-5;

Рейсмусовый станок С2Р16;

Фрезерный станок, Ф4;

Шлифовальный станок ШЛПС-6.

2. Операции с дверями в окрасочном участке.

Задействована окрасочная кабина для пневматического нанесения нитролака.

Расход ЛКМ (например, нитролака НЦ-211) составляет 250 кг в месяц.

Тогда в смену (8 ч) при 22-х рабочих днях в месяц расход нитролака составит:

250:22= 11,4 кг.

Отсюда массовый расход составит:

11400 / (8 3600) = 0,4 г/с.

Оцените величину массового выброса в атмосферу ЗВ из этого источника, учитывая, что пылегазоочистные устройства не работают или отсутствуют.

Решение. Рассчитаем величину выбросов ЗВ по участкам.

Столярный участок. С учетом задействованного технологического оборудования и известных удельных выделений пыли q (см. табл. 10.1), при условии одновременной работы станков, величина выделения древесной пыли на участке будет представлена итоговой суммой (табл. 10.5).

Выделение пыли в столярном участке

Наименование станка

Массовое выделение пыли, г/с

ЦКБ-4

4,4

СФ-4

2,3

С2Р16

34,0

Ф4

1,4

ШЛПС-6

5,05

Общая оценка

47,2

Исходя из формулы (10.2), принимаем эффективность местного отсоса 8 = 0,9 и отсутствие ПГУ (р = 0), рассчитаем величину массового выброса древесной пыли

Окрасочный участок. С учетом эффективности местного отсоса 8 = 1,0 величина массового выделения (выброса) красочного аэрозоля по формуле (10.3):

Далее по формуле (10.4) рассчитаем величину выделения (выброса) летучей части ЛКМ:

Зная марку ЛКМ, с помощью табл. 10.3 и уравнения (10.5) можно рассчитать покомпонентный массовый выброс ЗВ (табл. 10.6).

Итоговая величина массового выброса складывается из трех переменных: пыли древесной, доли ЛКМ, потерянного в виде аэрозоля при покраске, и долей летучей части ЛКМ (табл. 10.7).

Выброс ЗВ летучей части ЛКМ по компонентам

Наименование компонента нитролака НЦ-211

Величина массового выделения (выброса), г/с

Спиртн-бутиловый

0,065- 10 0,01 = 0,0065

Спирт этиловый

0,065- 15-0,01 =0,0095

Бутилацетат

0,065- 10-0,01 =0,0065

Толуол

0,065 50 0,01 =0,0330

Этилцеллозольв

0,065 • 8 0,01 = 0,0052

Ацетон

0,065-7-0,01 =0,0046

Таблица 10.7

Общая оценка величины массового выброса ЗВ по двум участкам цеха

Наименование ЗВ

Величина массового выброса, г/с

Пыль древесная

42,5

Красочный аэрозоль

0,12

Спирт н-бутиловый

0,0065

Спирт этиловый

0,0095

Бутилацетат

0,0065

Толуол

0,033

Этилцеллозольв

0,0052

Ацетон

0,0046

В табл. 10.8 представлены исходные данные для расчета общей величины выделения (выброса) древесной пыли, аэрозолей и летучей части ЛКМ в цехе по 10 вариантам.

Таблица 10.8

Общая оценка величины массового выброса ЗВ по 10 вариантам при пневматическом способе покраски

Вариант

Деревообрабатывающие станки

Марка

ЛКМ

1

УН, СФ-3, С2Р8, КПА-20-1, Ф4, ШЛПС-6

НЦ-1125

2

Ц6-2, СФ-4, КРЕ-4, Е161М, Ф5, ШЛПС-7

НЦ-132П

3

Ц2КА12, СФ-5, С2Р16, EI61M, Ф6, ШЛПС-6

НЦ-121

4

ЦКБ-4, СФ-6, С2Р8, КПА-20-1, ФШ-4, ШЛПС-7

НЦ-1125

5

ЦПА-40, СФА-4, КРЕ-4, Е161М, ФА-4, ШЛПС-6

НЦ-132П

6

УН, СФА-4, КРЕ-4, Е161М, ЦФ-2, ШЛПС-7

НЦ-121

7

ЦПА-40, СФ-3, С2Р16, КПА-20-1, Ф4, ШЛПС-6

НЦ-1125

8

Ц6-2, СФ-5, С2Р8, Е161М, Ф5, ШЛПС-7

НЦ-121

9

ЦКБ-4, СФ-4, КРЕ-4, КПА-20-1, ФА-4, ШЛПС-6

НЦ-132П

0

Ц6-2, СФ-6, С2Р16, Е161М, Ф6, ШЛПС-7

НЦ-1125

Типовые задачи по курсу «Промышленная экология»

Задача 1

При пассивных методах очистки отходящих пылегазовых выбросов используют дымовые трубы. При этом степень рассеивания выбросов находится в обратно квадратичной зависимости от высоты трубы:

где См - максимальная концентрация вредных веществ в выбросах, мг/ м3; Я — высота трубы, м.

Так, при Я = 20 м, См = 1/400, а при Я = 200 м значение См= 1/40000. Следовательно, увеличение высоты трубы в 10 раз позволяет достигнуть такого эффекта рассеивания, что его можно условно считать равным 98-99 % очистки выбросов. Росгидрометом РФ не рекомендуется сооружение труб высотой более 150 м.

Рассчитать степень рассеивания вредных веществ в выбросах по данным в табл. 10.9.

Исходные данные

Номер варианта

Высота трубы

1

5

2

15

3

25

4

35

5

55

6

70

7

90

8

120

9

145

0

145

Задача 2

  • 1. По исходным данным определить класс предприятия, размер санитарно-защитной зоны.
  • 2. Пользуясь Руководством Р 2.2.2006-05, установить наличие в выбросах вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, и по формуле суммации действия

определить кратность превышения ПДК вредных веществ на границе санитарно-защитной зоны: по среднесуточным и максимально разовым фактическим концентрациям.

  • 3. Для трех наиболее загрязняющих воздух вредных веществ определить фактический и максимально допустимый выброс, фактическую и необходимую для соблюдения санитарных норм ПДК, эффективность их рассеивания или очистки.
  • 4. Составить план мероприятий по охране воздушного бассейна для данного предприятия. План должен включать следующие разделы: а) характеристика и оценка загрязнения атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны и жилой застройки (селитебной зоны);
  • б) описание действия на организм человека и окружающую среду одного из вредных веществ смеси, наиболее интенсивно загрязняющего воздушный бассейн;
  • в) обоснование величины максимально допустимого выброса для трех наиболее загрязняющих воздух вредных веществ и размера санитарно-защитной зоны;
  • г) обоснование применения конкретных типов очистных аппаратов для каждого вредного вещества в соответствии с необходимой для него эффективностью очистки;
  • д) обоснование ассортимента деревьев и кустарников для высадки в санитарно-защитной зоне предприятия.

Исходные данные (общие)

Завод по производству портландцемента проектируется в Томском районе = 140). Предприятие будет выпускать цемент разных марок и, следовательно, выбрасывать в атмосферный воздух через трубу горячие отходящие газы, пыль и аэрозоли. Средняя скорость выхода газовоздушной смеси fV0. Температура отходящих пыле-газо-аэрозольных выбросов - t (табл. 10.10). Средняя расчетная температура атмосферного воздуха для января Г„ = -24 °С.

Таблица 10.10

Исходные данные (по вариантам)

Вариант

Проектная мощность, т/г

Высота трубы, м

Во. м3

/, °С

I

5000

15

600

60

2

10000

20

800

70

3

100000

40

900

80

4

150000

50

950

85

5

200000

70

1000

80

Вариант

Проектная мощность, т/г

Высота трубы,м

Wo, м3

I, °С

6

175000

60

900

70

7

140000

50

700

60

8

20000

20

600

80

9

50000

30

700

70

0

160000

50

900

60

Качественные и количественные характеристики выбросов (по вариантам) приведены в табл. 10.11.

Таблица 10.11

Концентрация загрязняющих веществ, выбрасываемых

в атмосферу на границе санитарно-защитной зоны

Вариант

Вещество

Максимальная разовая

Среднесуточная

Фактическая

пдк

по СанПин

Кратность

Фактическая

ПДК

Кратность

превышения

1

Ацетальдегид Винилацетат Сероуглерод Акролеин Сернистый газ Диоксид азота

  • 0,1
  • 0,6
  • 0,09
  • 0,3
  • 0,8
  • 0,14
  • 0,08
  • 0,25
  • 0,04
  • 0,03
  • 0,04
  • 0,09

2

Оксид углерода Сернистый газ Сажа

Диоксид азота Формальдегид Пыль нетоксичная

  • 10,0
  • 1,1
  • 0,6
  • 1,9
  • 0,04
  • 1,1
  • 5,0
  • 0,49
  • 0,1
  • 0,19
  • 0,01
  • 0,76

Вариант

Вещество

Максимальная разовая

Среднесуточная

Фактическая

пдк

по СанПин

Кратность

Фактическая

пдк

Кратность

превышения

3

Сернистый газ Оксид углерода Сажа Марганец Сероуглерод Ванадия пятиокись

  • 3.0
  • 6.0 0,65 0,04 0,07 0,01
  • 0,75
  • 4,75
  • 0,09
  • 0,02
  • 0,02
  • 0,05

4

Дихлорэтан Сернистый газ Оксид углерода Фториды (газы) Пыль нетоксичная Сажа

  • 5.0 1,5
  • 5.0 0,16
  • 4.0 0,3
  • 2,3
  • 0,15
  • 2,35
  • 0,09
  • 0,64
  • 0,05

5

Оксид углерода Пыль нетоксичная Сернистый газ Сернистая кислота Изопропилбензол Пропиловый спирт

  • 6,0
  • 1,0

М

  • 1,0
  • 0,06
  • 0,81
  • 2,0
  • 0,6
  • 0,26
  • 0,51
  • 0,02
  • 0,50

6

Оксид углерода Сернистый газ Диоксид азота Метанол Формальдегид Фенол

  • 5,50
  • 0,75
  • 0,21
  • 2,20
  • 0,08
  • 0,03
  • 0,50
  • 2,40
  • 0,11
  • 0,09
  • 0,90
  • 0,03

7

Сернистый газ Оксид углерода Диоксид азота Мышьяк

Свинец сернистый Пыль нетоксичная

  • 1,1
  • 7.0 0,3 0,08 0,03
  • 2.00
  • 0,50
  • 3,70
  • 0,10
  • 0,05
  • 0,01
  • 0,25

Вариант

Вещество

Максимальная разовая

Среднесуточная

Фактическая

ПДК

по СанПин

Кратность

Фактическая

ПДК

Кратность

превышения

8

Сернистый газ Сероводород Оксид углерода Пыль нетоксичная Сажа

Диоксид азота

  • 0,8
  • 0,07
  • 5,0
  • 2,8
  • 0,3
  • 0,2
  • 0,23
  • 0,03
  • 1,95
  • 1,00
  • 0,05
  • 0,10

9

Сернистый газ Оксид углерода Соляная кислота Диоксид азота Серная кислота Пыль нетоксичная

  • 1,2
  • 6,0
  • 4.0 0,08 0,5
  • 4.0
  • 0,52
  • 2,75
  • 0,20
  • 0,06
  • 0,38
  • 2,85

10

Сернистый газ

Сероводород

Акролеин

Изопропилбензол

Сажа

Свинец сернистый

  • 0,4
  • 0,2
  • 0,08
  • 0,04
  • 4,0
  • 0,05
  • 0,02
  • 0,10
  • 0,04
  • 0,04
  • 1,73
  • 0,02

Задача 3

Распространение поллютантов в атмосферном воздухе

Система мониторинга в рамках экологической экспертизы позволяет проводить анализ эффектов воздействия различных техногенных факторов на окружающую среду. Результаты анализа необходимы для определения различных видов ущерба, выявления критических факторов воздействия и предельно допустимой нагрузки на биоту, включая человека, и другие компоненты экосистем.

Произошел залповый выброс загрязняющих веществ в атмосферу на предприятии стройиндустрии (табл. 10.12). Рассчитать среднее смещение границы загрязнения атмосферы загрязняющим веществом за 1-10 суток при 20 °С за счет механизма молекулярной диффузии.

Рассеяние загрязнителей в газовой фазе (атмосфере) и жидкой фазе (водной среде) при отсутствии перемешивания фаз (ветра, течений и т. п.) происходит за счет молекулярной диффузии. В таких задачах используется уравнение Эйнштейна и Смолуховского. С его помощью можно приближенно рассчитать среднее смещение (Ах) загрязняющих веществ:

где D - коэффициент диффузии; I - время, с.

Таблица 10.12

Исходные данные для расчета смещения границы загрязнения атмосферы

Вариант

Загрязнитель

D, cm2/c

f, сут

1

Rn

0,120

10

2

h

0,081

l

3

S02

0,122

5

4

NH3

0,227

10

5

C02

0,138

10

6

COCl2

0,095

10

7

Бензин

0,091

3

8

Ацетон

0,109

1

9

HCN

0,173

10

0

Cl2

0,124

10

Задача 4

Расчет интегральных экологических показателей техногенных воздействий

В настоящее время в практике мониторинговых наблюдений используются преимущественно две группы нормативных показателей:

) санитарно-гигиенические (частные прямые критерии - ПДК с учетом токсичности и эффекта суммации действия, ПДВ и т. п.);

2) экологические, применяемые для более общей (комплексной) оценки состояния природных и природно-техногенных экосистем, их способности к самоочистке и процессу обмена веществ и энергии.

Критерии оценки экологических опасностей геодинамиче- ских деформаций и изменений геологической среды иллюстрируются в табл. 10.13. Исходные данные для оценки состояния геологической среды территории, проектируемой под строительство, представлены в табл. 10.14.

Таблица 10.13

Критерии оценки экологических опасностей геологической среды

п/п

Показатели

Нормативные параметры*

Относительно удовлетворительная ситуация

Зона чрезвычайной ситуации (ст. 58)***

Зона экологического бедствия (ст. 59)***

1

Техногенно индуцированная сейсмичность и деформация горных пород (более 0,00001 **)

2-3

20-40

Более 40—50

2

Механические нарушения горного массива при возведении фундаментов зданий и других видах недропользования. Аномальные деформации горных пород, в отн. ед.

<0,000001

0,00001

0,0001

п/п

Показатели

Нормативные параметры*

Относительно удовлетворительная ситуация

Зона чрезвычайной ситуации (ст. 58)***

Зона экологического бедствия (ст. 59)***

3

Просадки земной поверхности, оползни,сели, карсты, обусловленные техногенными нагрузками, % территории

<5

20-30

>30

* Действующие нормативные градации критериев оценки состояния экосистем достаточно условны, так как они разработаны по результатам эмпирических обобщений (глубокого научного обоснования для них не существует). Они ориентированы главным образом для предварительной оценки изменений рельефа и геологической среды на стадии предпросктных проработок.

** Для любых твердых тел существует порог механического разрушения - 0,0001 отн. ед. Исходя из этого, в качестве предельного (критического) уровня геодинамического воздействия для всех типов горных пород принята величина деформации в 0,00001 отн. ед. Именно она применяется при оценке аномальных техногенных деформаций. По результатам анализа пространственно-временного изменения геодинамического состояния геологической среды установлено, что в природно-техногенных геосистемах предельный (критический) уровень деформации в 0,00001 отн. ед. достигается в течение 15-30 лет. Примечательно, что эти сроки соизмеримы с минимальными сроками эксплуатации особо ответственных строительных объектов и сооружений. Нарушение их функционирования может привести (и в настоящее время это происходит все чаще) к критическим экологическим последствиям. Уровень деформации в 0,0001 отн. ед. вызывает самые серьезные гео динамические нарушения в геологической среде и необратимые изменения природных ландшафтов, которые соответствуют зонам экологического бедствия.

*** В федеральном законе «Об охране окружающей среды» выделены две (из многих) зоны высокого экологического риска, для которых разработаны нормативные экологические критерии. Отнесение исследуемой территории к зоне чрезвычайной экологической ситуации или зоне экологического бедствия осуществляется по одному или нескольким показателям, отражающим более высокую степень экологического неблагополучия.

Таблица 10.14

Исходные (

шктические данные

Вариант

1 показатель

2 показатель

3 показатель

1

10

0,00001

4

2

20

0,00001

5

Вариант

1 показатель

2 показатель

3 показатель

3

30

0,00001

25

4

40

0,00001

30

5

50

0,0001

40

6

60

0,0001

35

7

70

0,0001

31

8

40

0,0001

34

9

30

0,00001

28

0

1

0,000001

3

По результатам сравнения исходных фактических показателей своего варианта с нормативными (табл. 10.13) дайте оценку экологического состояния объекта и составьте план мероприятий по уменьшению влияния исследуемых показателей на геодина- мическое состояние территории. При разработке мероприятий исходим из того, что именно техногенные факторы усиливают и убыстряют развитие экзогенных геодинамических процессов, доводя их активизацию до катастрофических уровней.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >