автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.05, диссертация на тему:Санитарно-защитные зоны промышленных предприятийи снижение загрязнения атмосферного воздуха

М1Н1СТЕРСТВ0 0СВ1ТИ УКРА1НИ ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА АКДДЕМ1Я БУД1ВНИЦТВА -Л 1АРХ1ТЕКТУРИ

На правах рукопису

УДК 577.4:543.064:697.94

ХА31П0ВА Вфа Володимир!вна

САН1ТАРНО-ЗАХИСН1 ЗОНИ ПРОМИСЛОВИХ ШДПРИеМСТВ I ЗНИЖЕННЯ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВ1ТРЯ

05.26.05 - 1нженерна еколопя

АВТОРЕФЕРАТ

дисертаци на здобуття наукового ступеня кандидата техычних наук

МакП'вка-1996

- г -

Дисертац1я е рукопис

Дисертац1йна робота виконана в Донбаськ!й державн!й академП буд!вництва i арх1тектури (ДДАБА) на кафедр! еколог!!'

Науков! кер1вники: Академ1к АН ВШ Укра1ни, доктор техн!чних наук,

професор В.Г. ПОГРЕБНЯК

кандидат х1м1чних наук,

доцент Т.В. ПЕТРЕНКО

оф1ц!йн! опоненти:

доктор техн1чних наук,

професор В.Ф. ГУБАР

канд1дат техн1чних наук,

старший науковий сп1вроб1тник В.А. КРАВЕЦЬ

Ведуча орган!зац1я: Донецький державний техн!чний ун1верс1-

тет.

Захист в!дбудеться "/¿г'УД'ЛАЭЭб року о /4 годин! на зас!данн! спец!ал!зовано1 вчено1 ради Д 27.01.01 Донбась-- Kof державно1 академП буд1вництва ! арх!тектури (Укра!на,339023 Донецька обл., м.МакПвка.пос. Дзержинського, вул.Державина, 2).

Автореферат роз1сланий "/£" JJJAft996 року

3 дисертац1ею можна ознайомитись в б!бл!отец1 ДДАБА

Вчений секретар спец!ал!зовано!' вчено!' ради

д.т.н., професор

Братчун

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть робота. Одним !з заход1в, як! входять в комплекс м!р, що забезпечують зниження шк1дливого впливу промислових заб-руднень на б1осферу, е орган!зац!я сан!тарно-захисно!" зони (СЗЗ). Бона займае визначну к!льк!сть корисно! земельно! плопЦ. Особливо гостро сто1ть ця проблема в великих старих промислових м!стах, до яких в1дноситься б!лып!сть м1ст Донецько! област1, оск!льки роз-ширен! за останне стор1ччя меж1 м1ст ув1брали розташован! ран!ше на дальн!х околицях промислов1 об'екти 1 просунулися дал1, в результат! чого цШ промислов! формування опинилися в самому цент-р1 житлових масив!в, сильно п1дчас порушуючи !х СЗЗ. Так! зони можуть стати своер!дним буфером, що пом'якшуе несприятливий вплив нагромаджених забруднень на навколишне середовшце в тому випадку, коли розглядати 1х як лаб!льну самоорганизуючу систему, буферна емк1сть яко! легко зм!нюеться в залежност! в1д тривалост! експлу-атацП виробництва ! характеру технолог!чного процесу. Розробка тако! концепцП буферно'1 зони, як основного заходу по захисту навколишнього середовища являеться надзвичайно актуальною ! скла-дае мету цього досл!дження, що виконано на приклад! п!дприемств коксох!м1чно1 ! пол!мерно! промисловост!, як1 характерн! для Дон-басу. Щ п1дприемства викидають в атмосферу маловивчений комплекс органичних токсикант!в.

Мета та задач! досл!джень. Метою досл!джень е наукове обгрун-тування концепцП буферно1 зони промислових п!дприемств. Для до-сягнення ц1е! мети необх!дно вир1шити наступи! задач!:

-обгрунтувати та розробити засоби зниження забруднення атмосферного пов1тря Донбасу шляхом регулювання процес!в, що прот!ка-ють в буферн1й зон!;

-розробити в!дпов!дн1 методи очистки викид!в п!дприсмств в!д орган!чних токсикант!в, як засоби управл!ння процесами в буферн!й зон1;

-визначити характер ! к1льк!сний вм!ст орган!чних токсикант!в в газових викидах виробництв;

-установити законом!рност! руху орган!чних токсикант!в в середин! буферно! зони;

-розробити селективний метод визначення забруднень орган!чно-

го характеру в пов!тряному середовшц! буферно! зони. Наукова новизна робота м1ститься в наступному: -дано наукове обгрунтування сан1тарно-захисно! зони промисло-вих п1дприемств як лаб!льний буфер м!ж п!дприемиством 1 навколиш-н1м середовицем;

-встановлен1 законом!рност1 руху орган!чних токсикант1в з по-в!тряними потоками всередин1 буферно! зони;

-розроблен1 нов1 засоби регулювання процес1в в буферн!й зон1, як1 дозволяють легко зм!нювати 11 буферну емк1сть;

-запропонована нова методика визначення орган!чних токсикан-т!в в пов!тряному середовшц! хроматограф!чним методом.

Практична ц!нн1сть резудьтат1в роботи полягае в використанн! розроблено! концепцН буферно! зони для розробки рекомендац!й по зменшенню розм1р1в 1снуючо1 сан1тарно-захисно! зони ряду п!дп-риемств центральних район!в м!ста 1 переутворювання 1х в буферн! зони. Так, впровадження на АТП 11480 концепцН буферно1 зони дозволило уникнути демонтажу п!дприемства 1 зберегти 1снуючий пром-майданчик. Економ1чний ефект склав 250 тис. гривень. Установлено причину високого ступеня забруднення атмосферного пов1тря в селили шахти "Заперевальна" 1 запропонован1 заходи боротьби з ц1ею небезпекою.

Результати роботи знайшли застосування при виконуванн1 державно! науково-техн!чно! програми 2.05 "Проблеми еколог1чно! без-пеки Укра!ни" - проект 02.05.04/193-93 "Розробка промислових за-соб!в видобування закису н!келю з1 ст1чних вод цех!в гальванопок-рить та використання його в синтез! н!кель-цинкових ферит!в", ви-конувана за завданням ДКНТ Укра!ни, в1дпов1дальним виконавцем якого 1993 по 1996 рр. була автор дисертац11 (частковий внесок учаснщ1 40%). Науков1 результати одержан1 в дисертад!!, викорис-товуються в учбових курсах, як! читаються на кафедр! прикладно'! екологП ДДАБА.

На затаст ниносяться наступи! положения: -сформульовано концепц1ю сан1тгфно-захисно! зони промислових п!дприемств як буфер м!ж п!дприемством 1 навколишн!м середовищем, який може гнучко реагувати на м!нлив! умови 1 зм!нювати свою емк!сть;

-установлен! законом!рност1 руху токсикант!в з пов1тряними потоками всередин! буферно! зони;

-створен1 засоби управл!ння процесами, що в!дбуваються в бу-ферн1й зон!, а саме, методи очистки газових викид!в;

-економ1чно доц!льн1 шляхи р!шення еколог1чних проблем на п!дприемств1 за допомогою гнучкого застосування концепцП буфер-но! зони;

-розширювання можливостей управл1ння ситуац1ею в сан!тар-но-захисн!й зон! п!дприемства;

-зниження токсичного впливу забруднювач1в на мешканц1в селищ, що входять в сан!тарно-захисну зону п!дприемств, в тих випадках, коли в!дселити !х неможливо.

Апробац1я робота. Матер!али дисертац!йно'! роботи були представлен! в вигляд! допов!дей ! пов1домлень на м!жнародних науко-во-практичних конференц!ях ! сем1нарах: "Итоги деятельности организаций и предприятий Минхимпрома на XI пятилетку в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов" (Черкассы, 1986г.); "Совершенствование и автоматизация технологии утилизации отходов очистки сточных вод и газовых выбросов химических производств (Черкассы, 1987г.); "Обезвреживание отходов химических производств с использованием биологических систем" (Черкассы, декабрь, 1987г.); "Экологические и технологические аспекты обезвреживания промышленных отходов" (Черкассы, декабрь, 1988г.); "Разработка и внедрение перспективных физико-химических методов очистки сточных вод химических производств для снижения сброса загрязнений в водоемы" (Черкассы, май, 1989г.); "Экология производства и применения пластмасс и изделий из них" (Ленинград, декабрь, 1989г.); "Экологические и технологические аспекты обезвреживания промышленных выбросов полимерных производств" (Донецк, февраль 1996г.); "Экология химических производств" (Украина, Северодонецк, октябрь, 1994г.); "Торг1вля ! ринок Укра!ни" (Донецьк, 1995р.); "Ресурсосбережение и экология промышленного региона" (Макеевка, 1995г.); "Экология промышленного региона" (Донецк, 1995г.).

Публ1кацН. По матер1алам дисертац!йно1 роботи опубл!ковано 20 роб!т, включаючих 4 статт! в журналах, 3 статт! в наукових зб1рниках, 12 роб1т в зб!рниках матер!ал1в конференц1й та один методпос1бник для студент1в - еколог!в.

Структура 1 об'еи. Дисертац1йна робота складаеться !з вступу, п'яти роздШв, заключения, висновк!в ! списку л1тератури !з 143

найменувань. Робота м!ститить 150 стор1нок машинописного тексту, включае 31 малюнок 1 16 таблиць.

0СН0ВН1Й 3MICT РОБОТИ

Становище питания. На цей час у комплекс! заход1в, що знижу-ють забруднення навколишнього середовшца шк!дливими речовинами, одне !з головних м1сць займае орган1зац1я сан1тарно-захисно! зо-ни. Визначення розм1р!в сан!тарно-захисно'1 зони в странах СНД 1 колишнього соц!ал!стичного табору базуеться на концепцП норму-вання викид!в на !! меж!. Заходи другого характеру при цьому не розглядаються. В странах далекого заруб!жжя загальнодержавне за-конодавство взагал! не передбачае створювання сан1тарно-захисно! зони, а регламентуе конкретн! вимоги до технолог!чних продес!в, як правило, що заключаються в удосконалюванн1 технолог1чного об-ладнання i зм!нах в технолог!чн1й практиц!: !з останн!х сл!д в1дзначити систему автоматично! очистки дверей коксових п1чей струменем води з сопла п!д високим тиском, яка розроблена ф1рмою "Бритиш Стил" (Англ!я) ! впроваджена на заводах "Шоттон", "Саун Бэнк" та "Оргрив". До таких заход!в в!дносяться 1 системи без-пилово1 видач1 коксу 1 бездимового завантаження пшхти, як! здавна !снують у ЯпонП, в бвроп! ж вони зовс!м нещодавно впроваджен! батаре'1 заводу в Серемонж1 ф!рми "Соллан". Анал!з показуе, що на цей час нема едино! концепцП, яка дозволила б об'еднувати в еди-не ц!ле вс1 методи боротьби за збереження б!осфери.

Анализ л!тератури по стану po6iT в галуз! створювання най-б!льш ефективних заход!в по захисту пов1тряного басейну в!д заб-руднень дозволив сформулювати задач! ц!е1 роботи.

Концепц1я буферно! зони. Буферна зона промислового п!дприем-уства розглядаеться як гнучкий, самоорган1зуючийся прошарок м1ж п!дприемством та навколишн!м середовищем, здатний легко зм!нювати свою буферну емк!сть п1д впливом р!зних фактор!в. Це дозволяе обрати оптимальний з точки зору еколог!'! та економ!ки шлях зниження шк!дливих вплив1в на б!осферу.

QcHOBHi результата експерементальних досл1джень. 1дентиф!ка-ц1я 1 к1льк1сна оц1нка орган!чних токсикант!в, що вид1ляються в' процесах в!дпалу коксу, надто утруднен! через близьк!сть ф!зичних и х1м1чних властивостей цих сполук. 1снуюч! методи анал!зу газо-вих викид!в, що розглядаються для забруднювач1в, чи недостатньо

чутлив!, чи гром!здк! 1 трудом!стк1, чи ж неселективн1. В той же час в!домо, що багато з компонент1в в!дходячих газ!в являються гомологами (бензол 1 метилбензол, фенол 1 його пол1метилпох1дн1 1 т.д.), що автоматично припускае схож!сть '1х х!м!чно! повед!нки. Тому, для р!шення завдань, постановлених в досл!дженн1, був спе-ц1ально розроблений новий селективний метод анал!зу орган1чних токсикант!в в сум!шах за допомогою газово! хроматографа.

Визначення засновано на р!вноважн1м концентруванн! забрудню-вач!в на актив!рован1м вуг1лл1 1 газохроматографичн1м анал1з! р1вноважно! парово1 фази на хроматограф! з полум'яно-ион!зац!йним детектором. Метод газово! хроматографП був використаний 1 для анал1зу газових викид!в виробництва епоксидних смол.

Поряд з цим методом широко використовувались 1 звичашп мето-ди х1м1чного анал1зу, заснован1 на фотоколориметричних вим1рюван-нях.

За допомогою наШйного селективного методу визначення орга-н!чних токсикант!в були проведен1 досл!дження пов!тряного середо-вища в сан1тарно-захисн1й зон1 Мариупольского коксох1м1чного заводу - великого п1дприемства галуз1, розташованого в курортному м1ст1, який одночасно е великим промисловим центром,е одним з самих еколог!чно неблагополучних м!ст Донецько-Придн1провського резону, а також досл!дно-нароботочно! бази УкрНД1пластмас, де вгд-буваеться випуск р!зних модиф!кац!й епоксидних смол.

Робота мала подв1йну мету: по-перше, провести анал!з викид!в 1з джерел забруднення обраних п1дприемств на вм!ст у них харак-терних для коксох!м1чного виробництва токсикант!в орган!чного характеру, а також токсикант!в, що вм!щуються в ем!с1ях забруднюю-чих речовин в пов1тря в1д джерел виробництв епоксидних смол. По-друге, досл1дити характер руху забруднювач!в з пов!тряними потоками в сан!тарно-захисн!й зон! обох п!дприсмств, виявити ситуа-ц1ю на меж! СЗЗ ! встановити, чи виконус СЗЗ свою функц!ю буфера м1ж п!дприсмством ! навколшн!м середовищем, чи ж емк!сть цього буферу вичерпана ! потр!бн! доповнююч! заходи по Т! в!дновленню. Джерела викид1в шк!дливих речовин на обох п!дприемствах дуже ба-гаточисленн!, однак внесок !х в забруднення атмосфери, нер1вно-м!рний, тому, п1сля старанного анал1зу технолог!! виробництва ! технолог!чного обладнання на вибраних п!дприемствах був в!д!бра-

ний для досл!дження ряд джерел, то в!др!зняються масированими ем!с!ями забруднюючих речовин в атмосферу 1 як1 дають основний внесок в р1вень зубруднення останньо'1. На Мар1упольск!м КХЗ це джерела забруднення, як1 пов'язан! з завантаженням шихти в п1ч, з видаванням коксу з печ1, з збиранням конденсату в цеху вловлю-вання 1 як1 вм!щують у викидах ароматичн! вуглеводн!: бензол, толуол, кс1лол, нафталин, п1ридин, фенол. На досл1дно-нароботочн1й баз1 УкрНД1пластмас основними джерелами виквд1в в атмосферу заб-руднювач!в виявилися джерела, як1 пов'язан! з особливостями технологичного обладнання процесу синтезу епоксидних матер!ал!в ва-куум-насоси, г1дрозатвори 1 т.д. Основними забруднюваючими речо-винами, як1 вид1ляються практично у вс1х технолог!чних операц!ях виробництва епоксидних смол являються еп1хлорг1дрин (ЕХГ), толуол 1 !зопроп!ловий спирт. 3 використуванням розробленого селективного методу анал!зу орган!чних токсикант1в в газових сум1шах були знайден! концентрацП забруднювач!в, як! в!дходять в!д кожного джерела газових викид!в. КонцентрацП орган!чних токсикант!в у в!дходячих газопов1тряних сум!шах виявилися достатньо високими, особливо, у випадку виробництва епоксидних смол, однак абсолюта! значения цих концентрац!й без обраховування законом!рностей 1х руху всередина СЗЗ п!дприемств не несе н!яко"1 1нформацП в!дносно впливу 1х на нормативну як1сть повНря в близьрозташованих районах.

3 метою моделювання процес1в розс1ювання токсикант1в були проведен! розрахунки концентрац!й цих речовин на меж! сан!тар-но-захисно! зони об'ект1в з використанням комп'ютерних програм, що реал!зують модел! розс!ювання (за основу прийнято р!шення р!в-няння турбулентно! дифузН). Результата проведених розрахунк!в приведен! в таблиц! 1.

Анал!з одержаних в результат! розрахунку значень максимальних приземних концентрац1й показуе д!йсне положения всередин! сан!-тарно-захисно! зони п1дприемств, яке незначно перевищуе норматив-н! значения орган1чних токсикант!в для Мар!упольского КХЗ т1льки для фенолу й нафтал!ну. По останн!м токсикантам концентрацП на меж! СЗЗ вм1щуються у норму. Одержаний результат св!дчить про те, що тисячеметрова СЗЗ праще у даному випадку як над1йний буфер, який не допускае орган!чн! токсиканти за св!й кордон в житлову зону.

Таблиця 1.

Разрахован! максимальн! призеши концентрацИ забрудцо-вач!в на меж! СЗЗ

Найменування об'екту Найменування токсиканту пдк~ мг/м-3 Максимальн! концентрацИ на меж! СЗЗ

мг/м3 В частках ПДК

Мар!упольський КХЗ(СЗЗ=1000м) Бензол 1,5 1,0 0,66 Толуол 0,6 0,3 0,50 Кс!лол 0,2 0,05 0,25 Нафтал!н 0,003 0,0036 1,2 Шридин 0,08 0,03 0,375 Фенол 0,01 0,012 1,2

Досл!дно-наро-боточна база УкрНД1пласт-мас, (С33=500м) Толуол 0,6 6,8 11,34 Еп!хлор- г!дрин 0,2 1,66 8,32 1зопропанол 0,6 2,34 3,9

Цього не можна сказати про друге п!дприемство - досл1дно-на-роботочну базу УкрНД1пластмас. Його п'ятисотметрова СЗЗ в даному випадку не виконуе свое! функц!'!, не являеться буфером ! для пе-реутворення II в буферну зону необх!дно зд!йснити ряд заход!в. Найпрост!шим з них е зб!льшення СЗЗ до розм!р1в, коли вона пере-утвориться в буферну зону. Однак це р1шення недопустиме для бага-тонаселеного району з економ1чних м!ркувань. Тому необх!дно зм!-нити характер 1 динам!ку процес!в всередин! !снуючо! СЗЗ так, щоб перетворити 11 в буферну зону. Для цього найб!льш ефективн! заходи технолог!чного характеру, як! заключаються в розробленн! ефек-тивних метод!в очистки в!дходячих газопов!тряних сум1ш!в в!д ор-ган!чних токсикант!в, !, в першу чергу, в!д еп!хлорг!дрину, як найб!льш токсичного з! вс!е1 суми досл!джених речовин. В миров1й практиц! для очистки газових викид!в в!д велико! к!лькости еп!х-лорг!дрину застосовують метод спалювання на катал!заторах, однак, хлористий водень, який в цьому процес! вид!ляеться, отруюе ката-л1затор, що значно скорочуе строк його служ1ння, ! робить цей метод надзвичайно коштовним.

Заруб1жний ! в!тчизняний досв1д показуе, що найб1льш перспек-тивним для очистки газових викид1в в!д хлорорган1чних речовин, як1 представляють найб!льш важк! об'екти для знешкодження, являеться вуг!льно-адсорбц!йний метод. Однак для еп!хлорг!дрину цей

метод не використавсь. Багаточисленн! спроби зак1нчувались невда-чею з т1е1 причини, що еп1хлорг1дрин в багатоциклових процесах адсорбц1я-регенерац1я зазнае х1м!чних перетворень з утворюванням висококип'ячих продукт1в, що блокують пори активного вуг1лля, в результат! чого знижуеться його емк!сть. В зв'язку с цим для адаптацП вуг1льно-адсорбц1йного методу для очистки газових вики-д1в в!д еп1хлорг1дрину необх1дно було проведения спещальних дос-л1джень. Ц1 досл1дження пересл1дували подв!йну мету: по-перше, виб1р п!дхожого адсорбенту, що проявляе активн!сть по в1дношенню до речовини, яка досл!джуеться, 1, по-друге, розробку засобу ре-генерацП сорбенту для замкнення циклу 1 зд1йснення безв1дходно'1 технолог1'1. Перша мета виявилася легко досяжною - для зд!йснення поставленого завдання в якост1 адсорбенту п1сля детального вив-чення його можливостей, було обране вуг1лля марки АР-Б, результата досл!дження якого приведен! в таблиц! 2.

Таблиця 2

Адсорбц!йн1 характеристики вуг1лля АР-Б

Параметри пористо! структури, см /г Константа р1вняння !зотерми адсорбцП' Водневий показник водно! ви-тяжки од.рН

Уз УМ1 Уме Ума В К*103

0,77 0,32 0,44 0,36 0,345 9,15 1,4 9,3

) Уз-загальний об'ем пор вуг!лля; Уми-об'ем м1кропор вуг1для;

Уме- об'ем мезопор вуг!лля; об'ем макропор вуг!лля.

Виб1р адсорбенту був обумовлении його високою адсорбц!шюю

зд!бн!стю у пор1вняно з 1ншими марками вуг1лля, в1дносною доступ-н1стю 1 дешевизною. Виробництво такого адсорбенту можливо зд!йс-нити в випадку необх1дност! на будь-якому п!дхожому п!дприемств! рег1ону.

Процес очистки при багатоциклов!й робот1 адсорбц1я-регенера-ц!я був змодельований на установи! з довжииою шару вуПлля АР-Б 10см. Концентрац1ю ЭХГ в пов1трх п!ддержували 0,6г/м3, що в!дпо-в1дае (Р/Р3) дор!вненого 0,08 для температури 25°С. Р!вноважна активн!сть вуПлля для ще! концентрацП складала 31,5Х. Довжина шара, що процюе при швидкост! подач! парапов!тряно1 сум1ш1 (ППС) 0,28м/с ! яка розрахована за р!внянням Шилова, дор1внюс Зсм. Одержан! результата дозволюють рахувати, що ефективн!сть метода

дуже велика, однак в процес! багатократного використовування ву-г1лля його адсорбц!йний об'ем зменшуеться в зв'язку з г!дрол1зом ЕХГ 1 утворюванням висококип'ячих речовин: монохлорг1дрин гл1це-рину (МХГГ, 1;кип=213°С) д!хлорг!дрингл!церину (ДХГГ,Ткип=17б°С), 1 гл!церину (ТКип= 240°С), що вимагае пост1йного поновлення сорбенту. Це робить метод ц!лковито непридатним до застосувування в промисловост1 1 викликае необх1дн!сть в розробц! зручного, ефек-тивного засобу регенерац11 сорбенту для його багаторазового вико-ристання. Для зд1йснення цього завдання були обран! методи: об-робка сорбенту гострою водяною парою 1 екстракц1я його орган1чни-ми розчинниками.

Використання гостро! водяно! пари з температурою 110-115°С не дозволяв повн1стю в!дганяти з вуг!лля продукти г1дрол!зу. Експе-риментальн1 дан! по зм1нюванню адсорбц!йно'! емкост1 чи активност! вуг1лля представлен! в таблиц! 3.

Таблиця 3

Зм!нювання активност! вуг!лля АР-Б при багатоциклов!й регенерац!! ЕХГ з використанням гостро! водянб! пари

№№ циклу Величина адсорбцП ЕХГ в масових частках ваги сухого вуг1лля Витрата пари при десорбц!! в кг десорбуючого ЕЙ1 Водневий показник десорбату, од.рн

1 31,5 4,6 _

2 26,3 3,5 3,8

3 24,0 5,1 3,9

4 23,0 3,9 3,4

5 22,9 3,7 3,6

6 22,1 5,0 4,0

8 20,3 9,5 3,4

10 19,1 5,8 3,2

15 15,0 6,2 3,0

20 15,0 6,4 3,1

25 15,0 6,0 3,1

Адсорбц1я ЕХГ на вуг!лл! стаб!л!зуеться на р!вн! 15%. Вста-новлено, що обробка вуг!лля п!сля стад!! десорбц!"! гарячою водою практично не супроводжуеться зб1льшенням активност! вуг1лля. На мал. 1 приведен! характерн! хроматограф1чн! п1ки г!дрол!зу ЕХГ нейтральн!м -1, лужн!м -2 (рН=9,6) та кисл!м (рН=3,3) середови-щах.

Як видно 1з мал. 1, основними продуктами г!дрол!зу ЕХГ явля-ються ДХГГ ! МХГГ. Активн!сть вуг!лля АР-Б в процес! багатоцикло-

во1 роботи при г1дрол!з! ЕХГ зменшуеться вдв1ч1 , що п!дтверд-жуеться зм1ненням довжини робочого шару в1д 3 до 5,7 см 1 швид-кост1 перем1щення фронту концентрац!! за шаром з 0,105 см/хв до 0,312 см/хв (мал.2).

5 / ! А /1 У / с- 1 / | //7\ ** 1 / 1 /// г } — 1 1 3 1 Г\ А

2 ^^ " -ч-

•л гг г* ш и ¡г 1 и о Час, хв. Мал.1 Хроматограми продукт!в г!дрол!зу ЕХГ

Час, хв.

Мал. 2. Кинетика десорбцП ЕХГ (1) 1 продукт1в його розкладення: МХГГ(2) 1 ДХГГ (3) гострою водяною парою при температур1 110иС (15 цикл)

На мал.2 1 мал.З представлен! вих!дн! крив! десорбц!'! ЕХГ ! продукт!в його г!дрол!зуМХГП ДХГГ п!сля 15 (мал.2) ! 22 цикл!в (мал.З).

Присутн!сть висококип'ячих продукт!в г!дрол1зу ЕХГ в десорба-т! св!дчить про можлив!сть стаб1лиз!зац!1 адсорбц!йно! здатност! вуг!лля при достатню висок1й реал!зуем!й активност!, нав!ть при умов! використання пари з температурою 110-115°С.

При витрат! пари бкг/кг рекуперата протягом 45 хвилин сумар-ний вм!ст (в масових частках) речовин в розчин! десорбату складае 16,4% , з яких 13,7% припадае на ЕХГ, 1,8% - на ДХГГ ! 0,9 - на

МХГГ, тобто десорбц1я гострою водяною парою супроводжуеться знач-ним г1дрол1зом 1 зм1нюванням динам1чно'! активност! вуг!лля з 32,6Z до 157., а також виникненням р!дких в!дход!в складного фор-мування, як1 характер!зуються високим bmIctom HCL, що хоч i доз-воляе очшцати газов1 викиди в!д ЕХГ, але затруднюе повернення ц!нно! сировини в технолог!чний процес.

Одним з найб!лып простих засоб1в зменшення г!дрол!зу ЕХГ на вуг1лл! являеться зниження вологост1 адсорбенту. Це може бути до-сягнено зб!лыпенням температури пари. Дан1 по зм!нюванню динам1ч-но'1 активност! вуг!лля АР-Б в процес i багатоциклово'1 роботи при очистц1 газових викид1в в1д пар!в ЕХГ наведен! в таблиц! 4.

Таблиця 4

Активн!сть вуг!лля АР-Б за парами ЕХГ з масовою концентрацию 9,8 т/иг в багатоциклових процесах з використанням високо! температури при десорбцИ

Номер Динам1чна Температ. шару.С Час Водоневий

циклу активн!сть десорбц. показник

адсорбенту,% хв. конденсату,од,pH

11 15,96 110 50 _

12 18,95 160 50 -

13 19,34 160 252 -

14 21,00 160 50 -

15 20,90 160 50 3,1

16 19,28 160 50

17 19,00 160 50 3,2

18 18,60 160 50 3.1

20 17,80 160 50 3,15

25 17,90 160 50 -

МО С4 \ 3 ^

too d \г

С UM я ? А Ух

С

7 10 ¿0 J 0 40 50 Час, хв.

Мал.З К!нетика десорбцИ ЕХГ (1) ! продукт!в його г1дрол1зу: МХГГ (2) та ДХГГ (3) 22 цикл.

Як св1дчать ц! дан! регенерац1я сорбенту у вуг!льно-адсорб-ц!йн1м метод! очистки гострою водяною парою ц!дком припустима при висок!й температур! останньо!.

Враховуючи, що ЕХГ ! продукти його гидрол!зу гарно розчиыо-ються в орган!чних розчинниках, можна було припустити ще один шлях в!дновлення емкост! сорбенту ! повернення сировини - екс-тракц!ю орган!чними розчинниками. Для екС5ракц!1 був обраний 1зопроп1ловий спирт (1ПС) як найб!льш доступний, гарно розчинюю-чий вищезгадан! компоненти.

Дан1 по зм1нюванню активност! вуг!лля при багатоциклов!й робот! з екстраюЦею висококип'ячих продукт1в гидрол!зу ЕХГ i3onpo-п!ловим спиртом через 3,5 цикл!в приведен! в таблиц! 5.

Таблиця 5

Динам1чна активн1сть вуг!лля АР-Б при багатоциклов1й робот! по очистц! газових викид!в в!д пар!в ЕХГ екстракц!ею висококип'ячих продукт!в г!дрол!зу !зопроп!ловим спиртом.

Цикл Динам!чна активн1сть адсорбенту,% Прим1тка

0 31,5

1 28,06 Екстракц!я 45 хв

2 24,4

3 23,5

4 21,7

1 2,0

5 20,4 Екстракц!я 45 хв

6 23,13

7 20,9

8 17,4

10 15,7

11 15,5 Екстракц!я 45 хв

12 19,2

13 17,5

14 17,34

Показано, що екстракц!я продукт!в г1дрол!зу еп!хлорг!дрину !зопроп!ловим спиртом через три цикли роботи дае зб!льшення активност! вуг1лля з 20,4 до 23,1% ! через п'ять цикл1в роботи ву-г1лля його активн1сть п!двшцуеться з 15,5 до 19,2%.

Одержан! дан! дозволяють рекомендувати екстракц!йний метод для регенерац!! сорбенту ! повернення сировини в цикл виробницт-ва.

В технолог1чн!м процес1 виробництва епокс!дних смол на стадП суш1ння толуольного розчину смоли утворюються газов! викиди, що

вм1щують толуол, як1, поряд з викидами ЕХГ предсталяють неабияку небезбеку для мешканц!в м!крорайону. 0ск1льки толуол не вм!щуе в сво!й молекул1 атом хлору 1 при розклад! не дае катал!тично! от-рути (HCL), для очистки в!д нього газових викид1в ц1лком припус-тимий термокатал1тичний метод.

Метод катал1тичного допалювання корисно в!др1зняеться в!д сорбц1йних засоб!в в1дсутн1стю ст!чних вод 1 в1дроблених сорбен-т1в, компаткн1стю устаткування 1 Ictotho меншими майданчиками за-будови.

В лабораторних умовах знайден1 опртимальн1 катал1затор 1 умо-ви очистки викид1в в1д орган!чних речовин. Для знешкодження в1д-ходячих газ1в виробництва епоксидних смол рекомендуеться катал!-затор ННОГA3 - 10ДА, температура окисления 330°С, об'емна швид-к!сть 45000ч"1.

Для реальних абгаз1в розроблена технолог!я термокаталЛичного окисления толуолу на газоочисному устаткуванн!, основним елемен-том якого е термокатал!тичний реактор ТКРВ 0,75 -0,15-0,018, зас-тосований в машинобудуванн! для сан!тарно! очистки газових вики-д1в з сушильних камер л1н!й фарбування . Процес очистки газ!в зд!йснюетьсяпо наступн!й схем1: газов1 викиди поступають в рекуператор тепла для попереднього нагр1вання, пот1м в електроп!д!г-р1внику вони нагр1ваються до робочо! температури, яка п1ддержу-еться за допомогою трубчатих електронагр1вник1в. Токсичн! орга-н1чн1 дом1шки на поверхн! катал!затору окислюються, переутворюю-чись в нешк!длив1 вуглекислий газ 1 воду, в!ддаючи тепло в м1жт-рубний прост1р, а газ, що очистився, з температурою 180-200°С ви-кидаеться в атмосферу. Практично повна очистка газ1в в!д толуолу досягаеться при температур! 400°С 1 об'емн!й швидкост! потоку 45000 ч"1.

Таким чином, розроблен! методи очистки газових викид!в у ви-робництв! епоксидних смол в!д найб!льш токсичних компонент!в -еп1хлорг!дрину ! толуолу, можуть бути використан! для зниження вм!сту цих забруднювач!в в атмосферному пов1тр1 СЗЗ п!дприемства на два порядки ! в!дновлення '!'! буферной емкост!.

3 ц!ею метою були проведен! п!вторн1 розрахунки розс!ювання забруднювач!в в СЗЗ досл1дженого п!дприемства. Результата розра-хунк!в приведен! в таблиц! 6.

Таблиця 6 Розрахунков1 максимальн! приземн! концентрацИ забруднювач1в на меж! СЗЗ

Найменування об'екту Найменування токсиканту ВДК.о мг/м Розрахунков! максимальн! приземн! концентрацИ на меж! СЗЗ

мг/м3 в частках ПДК

Доел1дно-на- Толуол 0,6 0,3 0,5

роботочна

база ЕПХ 0,2 0,12 0,6

УкрНД1пласт-

мас 1ПС 0,6 0,18 0,3

(С33=500м)

Проведен! розрахунки показують, що п!сля впровадження заход!в ситуац!я в CS3 кор1нним чином зм1нилась - на меж1 11 концентрацИ забруднювач!в незначн!, що говорить про велику буферну емк1сть зони, яка мае досить велик! резерви у випадку зб1льшення масшта-б!в виробництва.

Еколого-еконо«1чна оц!нка розробдених заход!в по захисту нав-колишнього середовища. В!домо, що при проектуванн! нових п!дп-риемств на системи очистки й знешкодження в!дход!в припадае до 60% загальних кап1таловкладень. Таким чином, в переважн1й б1ль-шост! випадк!в !дея еколог1чно1 безпеки вступав в явну супереч-н!сть з !деею економ!чно! доц!льност! ! виграваючи в одному, як правило, приходиться програвати у другому. Розроблена концепц!я буферно! зони як гнучкого, самоорган1зуючого прошарка м!ж п!дп-риемством 1 навколишн1м середовшцем в ряд! випадк!в дозлоляе при-мирити ц1 суперечки 1 запоб!гти кап1тальних витрат на буд!вництво дорогих очисних споруд i зам!нити ц1 заходи т1льки перенесениям джерел викид!в в друге м1сце на територП п!дприемства за обл1ком розм!р!в його СЗЗ 1 рози в!тр!в району. При цьому еколог1чне оздоровления м!крокл!мату в житлових масивах, як1 прилягають до п1дприемства, досягаеться надто недорогим шляхом. Концепц1я буферно! зони дозволяе вибрати оптимальниий з точки зору еколог'П та економ!ки шлях зниження шк!дливих вплив!в на б!осферу. Це ви-ражаеться не т!льки в ман!пулюванн! м!сцерозташуванням джерел шк1дливих викид!в на тер!тор'!1 п!дприемства, але ! використанням в деяких випадках систем б!олог!чного захисту, що значно дешевше технолог1чних заход1в. Сл!д в1дзначити, що застосування концепцП

буферно1 зони в такому напрямку обмежено 1 доц1льно лише в екс-тремальних умовах, коли розв'язання конфл1кту м1ж п1дприемством 1 навколишн1м житловим масивом неможливо н1яким 1ншим засобом.

Виходячи з проведених досл!джень розроблено наступн1 реко-мендацИ по зниженню впливу токсикант1в на б1осферу:

1. Обов'язкове визначення буферно'1 емкост! сан1тарно-захисно! зони кожного конкретного п1дприемства в залежност1 в1д тривалост1 експлуатац'П виробництва 1 характеру технолог!ганого процесу.

2. В тому випадку коли буферно'1 емкост1 СЗЗ недостатньо, 11 необх1дно в1дновлювати, використовуючи в!дпов!дн! заходи:

-перепланування розташування джерел шк1дливих викид!в з об-л1ком кл1матичних собливостей 1 рельефу м1сцевост1;

-використання систем б!олог1чного захисту;

-оснащения джерел шк1дливих викид1в п1дхожими випадку системами очистки.

ВИСНОВКИ

1. Встановлено законом!рн1сть руху орган1чних токсикант!в з пов1тряними потоками, а також 1х розс1ювання всередин1 буферно! зони п1дприемства. При цьому вияснено, що орган1чн1 речовини, як1 вид1ляються в атмосферу в процесах в1дпалу коксу , пор1вняно з! сво'1ми конкурентами неорган1чного походження, не вносять значного вкладу в забруднення атмосферного пов1тря поза межею буферно'1 зони, тод1 як в виробництв! пластичних мае для припинення шк!дливо-го впливу забруднювач1в орган1чного характеру, необх1дно приймати спец1альн1 заходи.

2. Визначено характер 1 к1льк!сний вм!ст орган1чних токсикан-т!в в газових викидах виробництв пол!мерно1 х!мГ1 1 коксох1м1'1, серед яких основними с ароматичн1 вуглеводн! бензольного ряду 1 еп!хлорг1дрин.

3. Теоретично й експерементально обгрунтовано концепц!ю буферно! зони, як самоорган!зуючого прошарка м!ж п!дприемством 1 навколишн1м середовицем, здатного легко зм!нювати свою буферну емк!сть п!д впливом р!зних фактор1в, що е в!дправною точкою при розробленн! 1 впровадженн! заход!в по зниженню впливу забруднюва-ч!в на б!осферу на приклад! п!дприемств пол1мерно! х!м!1 ! коксо-х!м!'1.

4. Розроблено селективний метод визначення забруднення орга-

н1чного характеру в пов1тряному середовипЦ за допомогою газово! хроматограф!!, який дозволяе оперативно ! з достатн1м ступеней точност! визначати орган!чн1 токсиканти ароматичного ряду нав!ть в 1х сум1шах без попереднього розд!лення останн!х, що було ран1ше неможливо при використовуванн! традиц1йних фотометричних метод!в.

5. Розроблено адсорбц1йний 1 термокатал1тичний методи очистки газових викид!в в1д орган!чних токсикант!в, за допомогою яких можливо управл!ння процесами, що прот1кають в буферн!й зон! п!дпри

емств 1 в1дновлення '11 буферно! емкост1.

6.Використано сформульовану концепц!ю буферно! зони для еко-ном!чно доильного р1шення еколог1чних проблем на п1дприемств1, особливо в тих випадках, коли п1дприемство розтошовано всередин! житлового масиву, а в1дселення мешканц!в неможливо.

СПИСОК Р0Б1Т, 0ПУБЛ1К0ВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦП

1. Хазипова В.В., Погребняк В.Г., Петренко Т.В. Горящий породный отвал шахты "Глубокая"- источник повышенной фоновой концентрации основных загрязнителей в атмосферном воздухе района // Экологические проблемы промышленного региона: Сб. трудов в 3-х томах. -Макеевка, ДГАСА, 1995.-т.2.-С.30.

2. Хазипова В.В.и др. Строение и свойства диоксинов //Химия твердого топлива.-1995.-N4.-С.67-73.

3 .Хазипова В.В. и др. Образование техногенных выбросов диоксина //Химия твердого топлива.- 1996.- N2.- с.54.

4. Хазипова В.В..Погребняк В.Г., Хазипов В.А.// Производство кокса - возможный источник диоксинового загрязнения окружающей среды /Экологические проблемы промышленного региона: Сб. трудов в 3-х томах.- Макеевка.- 1995.- т.2.-С.31.

5. Використання концепцП буферно! зони - економ1чно виг!дний шлях р!шення еколог!чних проблем на п!дприсмств! /Хаз!пова В.В..Погребняк В.Г., Петренко Т.В. //Тематичний зб!рник наукових праць з проблем торг1вл! ! громадського харчування "Торг!вля 1 ринок Укра!ни", Донецьк, 1995, с.139.

6. Бобров 0.Г., Братчун В.И., Хазипова В.В. Буферные зоны промышленных предприятий, их формирование и состояние //Материалы VI Междунар. научно-технич. конференции "Экология промышленного района", Донецк, 1995, с.20.

7. Хазипова В.В.и др.Рекуперация эпихлоргидрина в произволе-

тве эпоксидиановых смол //Тез. докл. конференции "Совершенствование и автоматизация технологии утилизации отходов, очистки сточных вод и газовых выбросов химических производств", Черкассы, 1987, с.22.

8. Хазипова В.В. и др. Использование отходов химических производств, содержащих хлористый натрий //Тез. докл. Всесоюзной конференции "Экология производства, применение пластмасс и изделий из них", Ленинград, 1989, с.88.

9. Хазипова В.В. и др. Очистка газовых выбросов производства эпоксидиановых смол//Материалы Всесоюзн. конференции "Экологические и технологические аспекты обезвреживания промышленных выбросов полимерных производств", 1990, с.39.

10. Основы социоэкологии. Методическое обеспечение самостоятельной работы студентов-заочников факультета управления //Пог-ребнякВ.Г., Кирилаш А.Р., Хазипова В.В. Донецк: ДНИ, 1994.-31с.

11. ХазиповаВ.В., Петренко Т.В. Новый селективний метод определения в воздухе органических токсикантов, виделяющихся в процессах отжига кокса // Вестник ДГАСА.- 1996.-N3.-Bbm.2.- с.46.

12. Хазипова В.В..Погребняк В.Г. Санитарно-защитные зоны про-мышленних предприятий и снижение загрязнения атмосферного возду-ха//Вестник ДГАСА.- 1996.-т.3, вып.2.-С.39.

АННОТАЦИЯ

Хазипова В.В. Санитарно-защитные зоны промышленных предприятий и снижение загрязнения атмосферного воздуха.- Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.05- инженерная экология. Донбасская государственная академия строительства и архитектуры, Макеевка, 1996г.

Показана возможность решения проблемы охраны окружающей среды посредством управления процессами, протекающими в санитарно- защитной зоне предприятий на примере предприятий полимерной химии и коксохимии. Разработаны методы очистки газовых выбросов от органических токсикантов. Создана концепция буферной зоны, позволяющая экономически целесообразно решать экологические проблемы на предприятии.

ABSTRACT

Khazlpova V.V. The sanitary-Defended Zones of Industrialised Enterprises and the Decrease of Atmosphere Pollution.- The candi-

date of technical sciences research on the speciality 05.26.05 -engineering ecology is represented. The Donbass state. Academy of Building and Architecture Makeyevka, 1996.

The possibility of the environmental protection decision problem is shown by the way of reeling the processes taking part in the industrial defended zone on the examples of polymer and noxiaes chemistry interprises. The methods of puripcation are made from gas emits into the atmosphere from the organic poisonous substances, for example toxins. A conception of buffey zone helps to decide the problem at the interprise economically wasted.

Ключов! слова: охорона навколишнього середовада, буферна зона, орган1чн! токсиканти, газов1 викиди, економ1чна виг!дн1сть, еколог!чн! проблеми.