автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Совершенствование методов контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и эффективности инженерно-экологических систем

На правах рукописи

ТЕТЕРЕВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

004616536

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

05.26.01 Охрана труда (строительство)

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

. - 3 ЛЕК 2010

Волгоград - 2010

004616586

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете.

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Научный консультант кандидат технических наук

АЗАРОВ

ВАЛЕРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

КУЗНЕЦОВА

НАТАЛЬЯ СЕРГЕЕВНА

ООО «НИПИ Волгогорхимстрой»

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ГОЛОВАНЧИКОВ

АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

ИВАНОВ

НИКОЛАЙ БОРИСОВИЧ ООО «Грундфос»

УФНП России - «Научно-исследовательский институт охраны труда в г. Екатеринбурге»

Защита состоится 17 декабря 2010 г. в 11ш на заседании диссертационного совета ДМ 212.026.05 при ГОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 17 ноября 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук

Ведущая организация

Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы, В настоящее время в ряде стран, в том числе и в России, нормируется содержание в атмосферном воздухе частиц с размерами не более 2,5 мкм (РМ 2,5) и не более 10 мкм (РМ 10), поскольку наибольшую опасность представляют частицы пыли малого размера, которые способны проникать в легкие человека. Однако для воздуха рабочих зон предприятий характерно нормирование концентрации взвешенных веществ без учета размеров их частиц. Система контроля и оценки дисперсного состава и концентрации частиц именно малых размеров в воздухе рабочих и санитарно-защитных зон в настоящее время отсутствует, что не позволяет объективно оценить степень воздействия пыли на качество производственной и окружающей сред.

При решении задач по снижению запыленности принят детерминированный подход к определению, как дисперсного состава пыли, так и к ее общей концентрации. В производственных условиях дисперсный состав пыли воздуха рабочих зон, как правило, непостоянен вследствие колебаний параметров технологических процессов, атмосферного воздуха и других факторов. Поэтому представляется актуальным решение задач охраны труда и экологической безопасности с использованием подхода к анализу дисперсного состава в воздушной среде предприятий как случайной функции и на основе данного подхода совершенствование методов проектирования инженерно-экологических систем и оценки пылевого фактора предприятий стройиндустрии.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Целью работы является совершенствование методов оценки и контроля мелкодисперсной составляющей пылевого фактора предприятий для разработки на основании полученных данных мероприятий по улучшению условий труда и повышению экологической безопасности строительных производств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследования возможности применения дифференцированного подхода к описанию мелких и крупных фракций пыли в воздухе рабочих зон и инженерно-экологических системах строительных производств;

- определение значения диаметра «рассечения» при разделении совокупности частиц пыли на крупные и мелкие фракции для раздельного исследо-

вания их законов распределения;

- исследования вероятностных характеристик функции прохода пыли, поступающей в инженерно-экологические системы и воздух рабочих зон предприятий стройиндустрии;

- совершенствование способа определения эквивалентного диаметра частиц при исследовании дисперсного состава пыли микроскопическим методом;

- экспериментальные исследования состава мелких фракций пыли, выделяющейся от узла перегрузки клинкера;

- определение концентрации мелких фракций пыли строительных производств (РМ10, РМ 2,5);

- теоретические и экспериментальные исследования зависимости эффективности пылеулавливающего инерционного оборудования от дисперсного состава пыли, поступающей на очистку в производстве стройматериалов.

Основная идея работы состояла в использовании дифференцированного и вероятностного подходов при оценке и контроле содержания мелкодисперсной пыли в воздухе рабочей и санитарно-защитной зон для разработки мероприятий по снижению запыленности и подбора наиболее эффективного пылеулавливающего оборудования для решения задач охраны труда и экологической безопасности - защиты работников от пыли.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое моделирование, лабораторные и опытно-промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях. Научная новизна работы состоит в том, что:

- усовершенствован аналитический способ описания дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и инженерно-экологических системах на базе метода «рассечения» совокупности частиц пыли на мелкие и крупные фракции с использованием предложенного алгоритма расчета значения диаметра «рассечения»;

на основании экспериментальных исследований получены зависимости дисперсного состава и концентрации пыли от времени и расстояния до источника пыления в воздухе рабочей зоны;

предложено применение метода «рассечения» для контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон и эффективности инженерно-экологических систем предприятий стройиндустрии; усовершенствован метод контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с учетом раздельных законов распределения крупных и мелких фракций пыли; усовершенствован метод расчета инерционных пылеулавливающих устройств, где в качестве исходных данных используются результаты анализа дисперсного состава пыли, поступающей на очистку, полученные с помощью применения метода «рассечения».

Практическое значение работы: определены и систематизированы данные опытно-промышленных исследований дисперсного состава пыли, поступающей в инженерно-экологические системы и рабочую зону предприятий по производству гипса, цемента и железобетонных изделий;

показана эффективность применения метода «рассечения» для оценки дисперсного состава пыли при исследованиях запыленности воздуха рабочей зоны предприятий стройиндустрии и расчете эффективности пылеудаляю-щих устройств;

определено соотношение концентраций мелких фракций пыли (РМ 10 и РМ 2,5) и общей запыленности воздуха рабочей зоны бетоносмесительного отделения завода ЖБИ;

усовершенствована и апробирована методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии, с использованием объемного способа определения эквивалентного диаметра частиц с помощью использования приставки к микроскопу (свидетельство на полезную модель №2005115216) и применением метода «рассечения» для исследования законов распределения частиц мелких фракций пыли.

Реализация результатов работы: использованы результаты контроля и оценки дисперсного состава пыли гипсового камня с применением метода «рассечения» для разработки и

внедрения проектных решений по улучшению качества воздуха рабочей зоны дробильно-сортировочного завода;

- определены концентрации мелких фракций РМ 10 и РМ 2,5 пыли воздуха рабочей зоны бетоносмесительного отделения завода по производству железобетонных изделий по результатам проведенного обследования технологического оборудования как источника пылевого загрязнения;

- прошла испытания промышленная установка удаления запыленного воздуха от технологического оборудования дробления гипсового камня для снижения запыленности воздуха рабочих и санитарно-защитных зон ДСЗ ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ»;

- приняты для использования ООО «Ассоциация Экотехмониторинг» рекомендации по расчету и подбору пылеудаляющего оборудования и усовершенствованная методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой БЖДТ ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- метод «рассечения», усовершенствованный посредством использования алгоритма расчета диаметра «рассечения», позволяет исключить влияние случайных параметров как технологических процессов, так и производственной среды предприятия на функции прохода мелких фракций пыли и использовать полученные данные для контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и эффективности инженерно-экологических систем предприятий строительных производств;

- экспериментальные зависимости дисперсного состава и концентрации общей массы пыли от времени и расстояния до источника пыления в воздухе рабочей зоны позволяют прогнозировать распространение пыли в производственном помещении, в то время как данные характеристики для мелких фракций пыли остаются неизменными в пределах интервалов варьирования факторов эксперимента;

- усовершенствованный метод расчета инерционных пылеулавливающих устройств позволяет определять их расчетную эффективность с учетом ко-

лебаний дисперсного состава поступающей на очистку пыли; - усовершенствованный метод контроля дисперсного состава пыли при оценке воздуха рабочей зоны предприятия позволяет определить необходимость разработки и эффективность мероприятий, направленных на улучшение условий труда за счет снижения концентрации мелкодисперсных частиц пыли в воздухе рабочих зон строительных производств.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Самарканд, 2010 г.); XVI международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века» (Донецк, 2009 г.); IV международной научно-технической конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград, 2010 г.); научно-технической конференции «Проблемы охраны производственной и окружающей среды» (Волгоград, 2005, 2010 гг.); ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (Волгоград, 2005-2010 г.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 11 работах, в том числе 1 патент на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 190 страниц, в том числе: 138 страниц - основной текст, содержащий 19 таблиц на 16 страницах, 35 рисунков на 28 страницах; список литературы из 179 наименований на 18 страницах, 5 приложений на 34 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость, приведены сведения об апробации и практическом внедрении результатов проведенных исследований.

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса анализа дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий и инженерно-экологических системах, а также проведен анализ существующих методов его описания. Дисперсный состав пыли является одним из доминантных показателей при решении следующих задач: оценка технологического оборудования как источника пылевыделений, закономерностей пылеоседания и распределе-

ния концентраций пыли, анализ ее свойств в воздухе рабочей зоны и в выбросах в атмосферу, а также оценка эффективности инженерно-экологических систем. Проблемами теоретического обоснования зависимостей распределения массы частиц пыли по диаметрам в различное время занимались ученые А.Н. Колмогоров, П.А. Коузов, Г.И. Ромашов, П. Розин, Е. Рамблер, И. Свенсон, Н.Я. Авдеев, К.С.Шифрин, Ж. Петрояль и др. Данные исследования доказали, что большинство строительных пылей подчиняется логарифмически-нормальному закону распределения, если речь идет о продуктах размола. Однако в более поздних работах В.В. Недина, О.Д. Нейкова, И.Н. Логачева, В.А. Минко, Е.И. Богуславского, В.Н. Азарова и других исследователей доказано, что для пыли, поступающей в воздух рабочей зоны и инженерно-экологические системы, характерны усеченное логарифмически-нормальное распределение и ряд других.

Исследования дисперсного состава пыли воздуха рабочих зон и инженерно-экологических систем на ряде строительных производств показали, что наблюдаются значительные колебания ее функции прохода в результате изменений технологических факторов и параметров производственной среды. В связи с этим целесообразно рассматривать процесс выделения пыли от оборудования как случайный, а функции распределения, описывающие дисперсный состав пыли, как случайные. При анализе дисперсного состава пыли микроскопическим методом эквивалентный диаметр частиц определяется по занимаемой ими площади. При этом форма частиц строительной пыли различна и далека от шарообразной, поэтому для более точного определения эквивалентного диаметра частиц необходимо совершенствование способа оценки их размера.

Анализ результатов дисперсного состава пыли строительных производств показал количественное преобладание мелкодисперсной фракции пыли над крупнодисперсной. Обзор отечественной и зарубежной практики нормирования качества воздуха по содержанию взвешенных частиц показал, что во многих странах норматив устанавливается с учетом размера взвешенных частиц (РМ 10 и РМ 2.5) вследствие их различного действия на организм человека и длительности нахождения во взвешенном состоянии в воздухе.

Несмотря на это в настоящее время практически отсутствуют методы их контроля и оценки, хотя защита работающих от воздействия частиц именно мелких фракций пыли и необходимость их улавливания являются основными задачами охраны труда и экологической безопасности на производстве.

Вторая глава посвящена разработке теоретических основ применения метода «рассечения» генеральной совокупности пыли на мелкие и крупные фракции для решения таких задач как оценка и контроль дисперсного состава мелких фракций пыли, выделяющихся от технологического оборудования, а также их эффективного улавливания инженерно-экологическими системами.

При анализе дисперсного состава пыли строительных производств необходимо более точное определение эквивалентного диаметра частиц. Для решения данной задачи разработана приставка к микроскопу, которая позволяет объемным способом определять эквивалентный диаметр частиц через измерение их геометрической формы и размеров габаритных сечений, полученных при поворотах относительно оси приблизительной симметрии частицы на различные углы.

Вид кривой, описывающей функцию прохода пыли, в большей мере зависит от доли крупных фракций, хотя мелкие превосходят их по количественному составу. Влияние различных случайных процессов, зависящих как от изменяющихся параметров воздуха рабочих зон, так и технологических факторов, заметно распространяется именно на крупные частицы. В основе разработанного профессором В.Н. Азаровым метода «рассечения» лежит предположение о том, что дисперсный состав мелких фракций постоянен, а их отделение от генеральной совокупности частиц пыли позволит определить функцию прохода пыли независимо от случайного появления в пробе пыли крупных.

При этом одним из важнейших вопросов является выбор границы раздела (или диаметра «рассечения») для решения различных задач охраны труда и экологической безопасности. Предлагается в зависимости от конкретной задачи выбор границы раздела проводить следующим способом:

• для контроля загрязнений производственной и окружающей среды, данная величина может быть выбрана в зависимости от скорости оседания пыли или от размера исследуемых фракций, например, для исследования РМ 10 и РМ 2,5 соответственно 10 мкм и 2,5 мкм;

• для определения расчетной эффективности инерционных пылеуловителей инженерно-экологических систем за диаметр «рассечения» принимается минимальный размер частиц пыли, эффективность улавливания которых составляет 100% (критический диаметр).

В общем случае функция прохода для совокупности частиц мелких (Оы(с1ч)) и крупных (Окр(с1ч)) фракций пыли определяются по уточненным формулам (1) и (2) соответственно:

100

Де?„), если <й

(I).

Д^р)

0, если <2Ч > с1р

О, если ¿чйс1р,

100-(100.100-Д^)),если т-ЕИ4„)

(2),

Для анализа дисперсного состава частиц мелких фракций гипсовой пыли на действующем предприятии по производству гипсовых вяжущих через равные промежутки времени были отобраны пробы пыли, выделяющейся от мельницы помола гипса и после электрофильтра инженерно-экологической системы. Полученные результаты (рис. 1 а) свидетельствуют о том, что дисперсный состав пыли, выделяющейся от мельницы (кривые 1-6) не постоянен: колебания медианного диаметра пыли составляют 22 - 38 мкм, а параметра ^а - 0,32-0,40. В тоже время пыль в выбросах после электрофильтра не содержит крупных фракций, и результаты ее дисперсного состава описываются единой функцией прохода (кривая 7).

Л Рит

и

:

I ! Т

1 /

#//

ф\ 1

-1—1—

У'* 'ГУУЗ 1 ! 1 1

1 ¿С \

уГ | уйрг?! 1 ¡И 1

2 3 4 5 6 7 8910 20 30 50 100 (/„, МКМ

р /

4__ ■щ

|< умщ :

шш

•V 1 Ь^ШЗ —|

7 А С. л £ ■■•/■

\ 1 ' там

; —¡Р-Н-+

1 ■+-1-Ш-1—>-- \\Г N +-Г+ ш

3 4 5 673910

а б

Рис. 1. Функции прохода частиц гипсовой пыли: а - общепринятое изображение; б - после проведения метода «рассечения»; 1-3 - поступающей от мельницы в систему аспирации; 4-6 - выбивающейся от мельницы в воздух рабочей зоны; 7 - после электрофильтра; 8 - вероятностный коридор распределения крупных фракций пыли Использование метода «рассечения» для всех полученных кривых, позволяет установить, что первые 6 кривых соединились в единую функцию прохода, характеризующую дисперсный состав мелких фракций гипсовой пыли, выделяющейся от мельницы. Так как в качестве диаметра «рассечения» был принят максимальный диаметр пыли после очистки в электрофильтре, равный 17

мкм, соответственно кривая 7 осталась без изменений (рис. 1 б). Совокупность же крупных частиц пыли, как видно из рис.1 б, можно рассматривать как случайную функцию (или описывать вероятностным коридором распределения).

На основании полученной единой функции прохода мелких фракций пыли, поступающих на очистку, можно сделать вывод о том, что эффективность их улавливания также будет характеризоваться постоянным значением. Предлагается рассматривать общий коэффициент проскока пыли (£-¿(f) = l-^ií/)) как случайную величину, которая зависит только от колебаний доли мелких фракций в генеральной совокупности пыли, и определять по формуле:

% = -DM(SP) + Е1кр • (1 - DM{Sp)) (3)

Так как в данном случае за диаметр «рассечения» принимается критический диаметр частиц пыли, улазливаемых исследуемым пылеуловителем на 100%, соответственно коэффициент проскока крупных фракций пыли равен 0.

В случае если распределение дисперсного состава пыли, поступающей на очистку, задано некоторой дифференциальной функцией прохода f(S) и подчиняется логарифмически-нормальному закону распределения, а фракционная функция проскока равна , то общую функцию проскока £х(/) = 1 - -7¿: (/) = f{S) ■ s(S) • dS можно определить по формуле:

-Í-

100-Ige ■j2ír-\g(a)S

exp -

(ig¿>-Ig¿>50)2 2(lg<r)2

exp

{-ЛГ02

(4)

,и я f[4/i(lg er)2 In IQ]3 + 8n lg ¿>50 (lg er)2 lnlpj {В,п,о,8.п,5„) = 5Шexp^—i-2—----■ ->-

50 4 2(lgcr)2 J

тв2 Voriger

exp {4л lg Sp In 10

lgSp-\gói0 (lgSp-lgS50y _ (lg^-lg^)5

4l lg er 64l{\gaf 40^2 (lg ö-)5

4-Ю0В cxpf(2"(ig^)2 lnlO)2 +4nlgJS0(lggf lnlO] | 1 2(lgcr)2 J

(5)

100Л

■exp{2«lgj lnlO]

lg£„-lg¿50 (Íg^-Ig£50)3 (lg5-ígSso)¡

V21g<r 6>/2(lgo-)3 40V2(ig er)5

100

■Jn

(Ig^-lBtf,.)3 (Ig^-lg^o)5

л/2 lg о- 6vr2(lgcr)3 40v/2()gcr)5

Решая уравнение (4) для 6 < 5Р, получаем общий проскок улавливания мелких фракций аппаратом (е£„), зависящий только от параметров, характеризующих пыль (^сг,£>50 ), поступающую на очистку, и пылеуловитель {В,п,8р)

(уравнение (5)), где В=-ЛГ = = •

На основании расчетной модели получена зависимость общего коэффициента проскока от доли мелких фракций в совокупности частиц пыли, представляющего собой не случайную функцию, а случайную величину.

Глава 3 посвящена анализу дисперсного состава пыли различных строительных производств с применением метода «рассечения» и использованием алгоритма расчета диаметра «рассечения» для разделения пыли на мелкие и крупные фракции.

Для исследования дисперсного состава и концентрации мелких фракций пыли и их постоянства в общей выборке был проведен эксперимент на узле перегрузки клинкера на предприятии по производству цемента. Цель эксперимента заключается в исследовании изменений параметров дисперсного состава пыли и ее концентрации в воздухе рабочей зоны в зависимости от расстояния до источника пыления и времени после прекращения его работы. Задача состоит в сравнении дисперсного состава частиц мелких фракций клинкерной пыли во всех отобранных пробах с помощью применения метода «рассечения» с диаметром «рассечения», равным 10 мкм. В качестве варьируемых факторов (к) приняты время ¡н до начала отбора проб после остановки оборудования и расстояние В„ от него. Был реализован эксперимент по ортогональному плану второго порядка при к=2. В качестве функций отклика были выбраны медианный диаметр пыли, поступающей в рабочую зону, с150, мкм, а также концентрации пыли в отобранных пробах, С, мг/м3.

Проведенные исследования согласно плану эксперимента с учетом временного дрейфа и рандомизации позволили получить данные, представленные на рис. 2 а. При этом концентрация мелких фракций пыли в воздухе рабочей зоны узла перегрузки в течение 5 минут после прекращения работы оставалась неизменной и составила 2,85-2,87 мг/мЗ. Применение метода «рассечения» позволило описать дисперсный состав мелких фракций клинкерной пыли (до 10 мкм) единой функцией прохода (рис.2 б кривая 1-9), а совокупность крупных частиц - вероятностным коридором распределения.

а б

Рис. 2. Интегральные кривые распределения массы частиц пыли, выделяющейся от узла перегрузки в рабочую зону на расстоянии 0-2 м от узла перегрузки за 0 - 300 сек.: а - общепринятое изображение; б - после проведения метода «рассечения»

На основании обработки экспериментальных данных (рис.2 а) были рассчитаны уравнения регрессии второго порядка и ошибки коэффициентов. Значимость коэффициентов определялась по критерию Стьюдента. Адекватность уравнений регрессии эксперименту проверялась по критерию Фишера. Расчетное значение критерия Фишера меньше табличного, следовательно, уравнения адекватны. Уравнения регрессии второго порядка в натуральном масштабе имеют вид:

db{. = 26,585-0,13 ltn - 4,9255, + 0,019/Д + 0,00024f„2 (6)

С = 57,272-0,537?„-13,65йл + 0,045ГД+ 0,0013F„2 +1,935„2 (7)

Диапазоны изменения факторов: 0 < tv < 240; 0 < В„ < 2.

На основании полученных результатов можно сделать вывод о том, что после прекращения перегрузки в неподвижном воздухе рабочей зоны в месте нахождения оператора дисперсный состав и концентрация мелких фракций пыли остаются неизменными в течение определенного времени и независимо от расстояния от источника пыления, в то время как аналогичные характеристики генеральной совокупности пыли согласно уравнениям регрессии (6) и (7) постоянно уменьшаются.

Аналогичные исследования дисперсного состава мелких фракций пыли и концентрации РМ10 и РМ 2,5, поступающих от ленточного транспортера в воздух рабочей зоны бетоносмесительного отделения, были проведены на заводе ЖБЙ. Результаты анализа дисперсного состава пыли в отобранных пробах показали значительные расхождения: значения медианного и макскмаль-

ного диаметров исследуемой пыли изменяются в диапазонах 18-76 мкм и 2790 мкм соответственно, а параметра с - 0,35-0,49. Разделение всей совокупности частиц на мелкие и крупные, например, по классификации Меднико-ва Е.П. (с диаметром «рассечения» в 20 мкм), методом «рассечения» каждой из полученных кривых позволило описать состав мелких фракций пыли единой функцией прохода, которая подчиняется усеченному логарифмически -нормальному распределению с параметрами ё50 и а (для с!ч < 18 мкм: с^о = 13 мкм, ^ а = 0,7, для 18мкм <с!ч < 20 мкм: ё50 = 16 мкм, о = 0,03).

По результатам замеров концентрация генеральной совокупности пыли составила в среднем 21 мг/м3. Определение содержания мелких фракций в генеральной совокупности пыли (в нашем случае составляет в среднем 30%) и их единой функции прохода дает возможность оценить концентрации РМ 10 и РМ 2,5, равные 1,95 мг/м3 и 0,028 мг/м3, что превышает европейские нормы в несколько раз. Таким образом, благодаря применению дифференцированного подхода к определению дисперсного состава мелких и крупных фракций пыли представляется возможным оценить как дисперсный состав, так и концентрацию мелких фракций пыли, представляющих максимальную угрозу здоровью работников предприятий и дающих наибольший вклад в развитие проф. заболеваний.

Для оценки экологической безопасности процесса дробления гипсового камня на дробильно-сортировочном заводе проводились теоретические и опытно-промышленные исследования эффективности работы циклона ЦН-15 (с1=600 мм). При этом вычисления по различным методикам показали, что эффективности улавливания составляет 96,26 и 99,2%, в то время как фактические замеры свидетельствуют о том, что ее значения находятся в пределах 9497%, а среднее составляет 95%. Главной причиной подобного разброса являются колебания дисперсного состава пыли, поступающей на очистку в исследуемый циклон (рис. 3 а). После применения метода «рассечения» с диаметром «рассечения» в 40 мкм (критический диаметр исследуемого аппарата), получена единая детерминированная функция прохода мелких фракций пыли гипсового камня (кривая 1-12 рис.3 б) для всех отобранных проб. Следовательно, и эффективность улавливания пыли с размером частиц до 40 мкм является постоянной величиной, которая для циклона ЦН-15 составляет 94%.

Поскольку интегральная функция распределения пыли является случайной, то на основании ее реализаций (рис. 3 а) рассчитаны доли мелких фракций для различных диаметров частиц (рис.4).

а б

Рис. 3. Интегральные функции распределения массы частиц гипсовой пыли, поступающей в циклон ЦН-15: а - общепринятое изображение; б - после проведения метода «рассечения»; 1-12 - пробы пыли через каждые 15 минут, 13 - вероятностный коридор распределения крупных фракций пыли

Полученные данные позволяют рассчитать вероятностную характеристику коэффициента пылеулавливания т] для различных устройств, например для циклона ЦН-15 (рис.5).

Р

03 Ц25

<Ц

(115

Ш

0.05

о

I, 11-1 1 1 !

! ! |

1 Ы ! I

1

1

\ 1 V

У \ I иИ \

О 10 20 30 40 50 60 70 80 93

Рис. 4. Функции плотности распределе- Рис. 5. Функции плотности распре-ния доли мелких фракций пыли деления коэффициента зф-

Ом(с1ч), поступающей в циклон фективности улавливания т]

ЦН-15: 1-для фракций 15 мкм, 2- циклона ЦН-15.

для фракций 25 мкм, 3-для фракций 40 мкм.

Так для циклона ЦН-15 ожидаемое значение эффективности его работы находится в пределах 94-97% (мода равна 94,3%, математическое ожидание -94,6%), что подтверждает высокую сходимость теоретических и опытно-промышленных значений вероятностных характеристик коэффициента эффективности пылеулавливания г] и отображает весь диапазон изменений значений исследуемой величины с возможностью прогнозирования наиболее точного.

Глава 4 посвящена практическому применению полученных теоретических и экспериментальных результатов. На основании экспериментальных исследований дисперсного состава пыли, выделяющейся от оборудования, усовершенствована и апробирована на заводе по производству железобетонных изделий и дробильно-сортировочном заводе методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли с использованием разработанной приставки к микроскопу и применением метода «рассечения», что позволило оценить функции прохода и содержание мелкодисперсной фракции пыли в воздухе рабочих зон и инженерно-экологических системах предприятий.

На основании теоретических и экспериментальных исследований эффективности работы инерционных аппаратов инженерно-экологических систем строительных производств усовершенствован и апробирован на ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ» метод их расчета. За счет увеличения точности расчета степени очистки инженерно-экологических систем представляется возможным подбор оборудования, обеспечивающего наибольшую эффективность пылеулавливания, следовательно, и экологическую безопасность производства.

Теоретические и экспериментальные исследования дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны позволили усовершенствовать метод его контроля, задача которого заключается в определении состава и концентрации мелких фракций пыли и их изменении во времени в производственной среде предприятий. По результатам проведения усовершенствованного метода контроля и оценки дисперсного состава пыли были составлены рекомендации по минимизации пылевыделений в рабочую зону дробильно-соргировочного завода, в том числе с помощью усовершенствованного метода расчета пылеулавливающих устройств выполнен подбор аппарата ВЗП-800 на ДСЗ ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ». Эколого-экономический эффект от его внедрения составил 187 746,99 руб. Ожидаемый социально-экономический эффект составит 482 446,60 руб. за первый год контроля воздуха рабочей зоны дробильно-сортировочного завода, и 580 529,00 руб. за второй и последующие года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования методов контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и эффективности инженерно-экологических систем строительных производств. На основании результатов проведенных теоретических и экспе-

риментальных исследований можно сделать следующие основные выводы по

работе:

1. Усовершенствован аналитический способ описания дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон и инженерно-экологических системах посредством раздельного описания мелких и крупных фракций с использованием предложенного алгоритма расчета диаметра «рассечения». Установлено, что при таком подходе влияние случайных параметров технологического процесса и производственной среды предприятий распространяется в основном на крупные частицы пыли, что позволяет исследовать отдельно функцию прохода только мелких частиц и вероятностный коридор распределения только крупных на примере пыли строительных производств.

2. Усовершенствована методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии, на основании объемного способа определения эквивалентного диаметра частиц и метода «рассечения» для исследования законов распределения отдельно частиц мелких и крупных фракций пыли.

3. На основании экспериментальных исследований получены зависимости, характеризующие изменения дисперсного состава и концентрации клинкерной пыли, от расстояния до узла перегрузки и времени после прекращения его работы. При этом установлено, что дисперсный состав именно мелких фракций пыли (до 10 мкм) описывается единой функцией прохода и их концентрация составляет 2,85-2,87 мг/м3 для исследуемого узла перегрузки.

4. Применение метода «рассечения» для анализа дисперсного состава пыли мелких фракций пыли в воздухе рабочей зоны бетоносмесительного отделения завода ЖБИ, позволило рассчитать концентрацию фракций РМ 10, равную в среднем 1,95 мг/м3 для рабочих мест операторов, что превышает европейские нормы в несколько раз.

5. Усовершенствован метод расчета инерционных пылеудаляющих устройств, позволяющий рассматривать их расчетную эффективность не как детерминированное число, а как случайную величину, и определять ее вероятностные характеристики.

6. Усовершенствован метод контроля дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с применением метода «рассечения», позволяющий оценить и проследить динамику состава мелких фракций в генеральной совокупности пыли в воздухе рабочих зон предприятий.

7. На основе результатов проведения усовершенствованного метода контроля и оценки дисперсного состава пыли были разработаны мероприятия по улучшению состояния воздуха рабочей зоны дробильно-сортировочного завода, одним из которых является замена установленного циклона ЦН-15 на аппарат ВЗП. В результате подбора с помощью усовершенствованного метода расчета пылеулавливающих устройств и внедрения аппарата ВЗП-800 на ДСЗ ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ» эколого-экономический эффект за счет возврата сырья в производство составил 187 746,99 руб/ год.

8. В результате реализации мероприятий по уменьшению запыленности воздуха рабой зоны дробильно-сортировочного завода после проведения по усовершенствованному методу контроля и оценки дисперсного состава пыли ожидаемый социально-экономический эффект составит 482 446,60 рублей за первый год, и 580 529,00 руб за второй и последующие года.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ dv 5 - эквивалентный размер частиц, мкм; D(d,J, D(S) - интегральная функция распределения массы частиц пыли по диаметрам, Iga - среднеквадратическое отклонение логарифмов диаметров от их среднего размера, dSo, Sso - медиана распределения, мкм; dp, öp - диаметр «рассечения», мкм; DM(öP) - доля мелких фракций в генеральной совокупности пыли, %; DM (dj, DKp (dj - функции прохода мелких и крупных фракций пыли соответственно; ци— эффективность работы пылеудаляющего оборудования для мелких фракций пыли, %; es, е£м -общий проскок улавливания общей совокупности пыли и ее мелких фракций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах изданиях, определенных ВАК России по направлению «Строительство»

1. Есина, Е.Ю.* О дисперсном составе пыли в системах обеспыливающей вентиляции строительных производств [Текст] / В.Н. Азаров, Е.Ю. Есина // Вестник Волгогр. гос. арх.-строит. ун-та; Сер.: Строительство и архитектура. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2008. - Вып. 11 (30). - С. 119-122

Патенты

2. Пат. 48647 Россия, МПК G 02 В 21/26 Приставка к микроскопу [Текст] / В.Н. Азаров, А.М. Жемчужный, Е.Ю. Есина; заявитель и патентообладатель ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой»-№2005115216; Заявлено 18.05.2005; Опубл. 27.10.2005; Бюл. №30.-3с.: ил.

Отраслевые издания и материалы конференций

3. Тетерева, Е.Ю. Об оценке дисперсного состава пыли в воздухе рабочих и санитарно-защитных зон предприятий строительных производств с целью обеспечения безопасности производственной и окружающей среды [Текст] / Н.С. Кузнецова, Е.Ю. Тетерева // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер, и науч. трудов инж.-эколог . /Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. - Волгоград, 2010. Вып. 3 - С. 8-12.

4. Тетерева, Е.Ю. Метод «рассечения» как способ оценки дисперсного состава пыли в инженерно-экологических системах строительных производств [Текст] / Азаров В.Н., Тетерева Е.Ю., Маринин H.A.// VIII Международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды», г. Самарканд - Волгоград: ВолгГАСУ, 2010. - С. 120-126.

5. Тетерева, Е.Ю. Совершенствование способа определения эквивалентного диаметра частиц через их объем при анализе дисперсного состава пыли строительных производств микроскопическим методом с помощью применения приставки к микроскопу [Текст] / Е.Ю. Тетерева, Н.С. Кузнецова, // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер, и науч. трудов инж.-эколог. /Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. - Волгоград, 2010. Вып. 3 - С. 12-14.

6. Тетерева, Е.Ю. Об определении расчетной эффективности инженерно-экологических систем строительных производств [Текст] / Н.С. Кузнецова, Е.Ю. Тетерева // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сб. матер, и науч. трудов инж.-эколог. /Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. - Волгоград, 2010. Вып. 3 - С. 3-7.

7. Есина, Е.Ю.* Применение метода «рассечение» при анализе дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны предприятий стройиндустрии и машиностроения [Текст] / В.Н. Азаров, Е.Ю. Есина, A.B. Азаров // Машиностроение и техносфера XXI века: сборник трудов XVI междунар. науч.-технич. конф. - Донецк: ДонНТУ, 2009. - Т. 1. - С. 30-33.

8. Есина, Е.Ю.* Анализ дисперсного состава пыли в техносфере / В.Н Азаров, Е.Ю. Есина, Н.В. Азарова // учебное пособие; Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. - Волгоград: ВолгГАСУ, 2008. - С. 46.

9. Есина, Е.Ю.* Об ограниченности применения логарифмически-нормального распределения для описания дисперсного состава пыли в инженерно-экологических системах [Текст] / В.Н Азаров, Е.Ю. Есина // Вестник Волгоградской региональной экологической академии. - вып. 1 /

ВРЭА, ВолГУ, 2008. - С. 136-146.

10. Есина, Е.Ю.* О дисперсном составе пыли в выбросах строительных производств [Текст] / М.Е. Горбунова, Е.Ю. Есина // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды, 2006: матер. IV междунар. науч.-технич. конф. - Волгоград, 2006. - С. 21-25.

11. Есина, Е.Ю.* О дисперсном составе пыли в аспирационных системах производства гипсовых вяжущих [Текст] / А.Б. Гробов, Е.Ю. Есина, // Проблемы охраны производственной и окружающей среды: сб. науч. тр. / Вол-гогр. гос. арх-строит. ун-т. - Волгоград, 2005. - С. 97-100.

♦фамилия Есина заменена на фамилию Тетерева 11.09.09 г.

ТЕТЕРЕВА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНКИ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

05.26.01 Охрана труда (строительство)

05.23.19 Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 11.11.2010г. Заказ № 718 Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 " Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета 400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7

■1-0

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ 12 ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор существующих классификаций пыли строительных производств по дисперсности

1.2. Анализ существующих методов определения дисперсного состава 15 пыли и обработки результатов

1.3. Анализ существующих методов описания дисперсного состава 21 пыли, поступающей в воздух рабочих зон и в инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии

1.4. Описание дисперсного состава пыли как случайной функции

1.5. Существующие критерии оценки качества воздуха в отношении 36 взвешенных частиц в России и за рубежом

1.5.1. Обзор международных подходов к нормированию 3 6 качества воздуха

1.5.2. Нормирование качества воздуха в Российской Федерации

1.6. Обзор существующих подходов к оценке эффективности 41 инерционных пылеуловителей

1.7. Обоснование выбора направлений исследования

1.8. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧИХ ЗОН И ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

2.1. Усовершенствованный способ определения эквивалентного диаметра частиц через их объем при анализе дисперсного состава пыли строительных производств микроскопическим методом с помощью применения приставки к микроскопу

2.2. Анализ результатов дисперсного состава пыли, поступающей в 51 рабочие зоны и в инженерно-экологические системы предприятий строительных производств

2.3. Теоретическое обоснование применения метода «рассечения» для 57 разделения генеральной совокупности исследуемой пыли на крупные и мелкие фракции при анализе дисперсного состава пыли

2.4. Алгоритм расчета диаметра «рассечения» при разделении 61 генеральной совокупности исследуемой пыли на крупные и мелкие фракции

2.5. Расчетная модель определения общего проскока пыли для 67 пылеуловителей инерционного типа строительных производств

2.6. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА «РАССЕЧЕНИЯ» ПРИ АНАЛИЗЕ ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА ПЫЛИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОЙИНДУСТРИИ

3.1. Опытно-промышленные исследования дисперсного состава 79 клинкерной пыли, выделяющейся в воздух рабочей зоны от узла пересыпки предприятия по производству цемента

3.2. Методика и программа эксперимента исследований дисперсного 83 состава клинкерной пыли, выделяющейся в воздух рабочей зоны от узла пересыпки предприятии по производству цемента

3.3. Анализ результатов проведенного опытно-промышленного 85 эксперимента исследований дисперсного состава клинкерной

3.4. Исследование дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны завода железобетонных изделий для определения концентраций РМ10 и РМ 2,

3.5. Исследование эффективности работы пылеулавливающего 94 оборудования инженерно-экологической системы дробильно-сортировочного завода с использованием сведений о дисперсном составе пыли, поступающей на очистку

3.6. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Основные положения усовершенствованной методики 102 микроскопического анализа дисперсного состава пыли с помощью использования приставки к микроскопу и применения метода «рассечения»

4.2. Усовершенствованный метод контроля дисперсного состава пыли 106 в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с применением метода «рассечения»»

4.3. Усовершенствованная методика расчета инерционных 111 пылеулавливающих устройств

4.4. Эффективность реализованных мероприятий, разработанных на 117 основе результатов контроля и оценки содержания мелких фракций пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии

4.4.1. Социально-экономическая эффективность

4.4.2. Эколого-экономическая эффективность

4.5. Выводы по четвертой главе

Актуальность проблемы.

В настоящее время в ряде стран, в том числе и в России, нормируется содержание в атмосферном воздухе частиц с размерами не более 2,5 мкм (РМ 2,5) и не более 10 мкм (РМ 10), поскольку наибольшую опасность представляют частицы пыли малого размера, которые способны проникать в легкие человека. Однако для воздуха рабочих зон предприятий характерно нормирование концентрации взвешенных веществ без учета размеров их частиц. Система контроля и оценки концентрации и состава частиц именно малых размеров в воздухе рабочих и санитарно-защитных зон в настоящее время отсутствует, что не позволяет объективно.оценить степень воздействия пыли на качество производственной и окружающей сред.

При решении задач по снижению запыленности принят детерминированный подход к определению как дисперсного состава пыли, так и к ее общей концентрации. В производственных условиях дисперсный состав пыли воздуха рабочих зон, как правило, непостоянен вследствие I колебаний параметров технологических процессов, атмосферного воздуха и других факторов. Поэтому представляется актуальным решение задач охраны труда и экологической безопасности с использованием подхода к анализу дисперсного состава в воздушной среде предприятий как случайной функции и на основе данного подхода совершенствование методов проектирования инженерно-экологических систем и оценки пылевого фактора предприятий стройиндустрии.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Целью работы является совершенствование методов оценки и контроля мелкодисперсной составляющей пылевого фактора предприятий для -разработки на основании полученных данных мероприятий по улучшению условий труда и повышению экологической безопасности строительных производств.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: исследования возможности применения дифференцированного подхода к описанию мелких и крупных фракций пыли в воздухе рабочих зон и инженерно-экологических системах строительных производств; определение значения диаметра «рассечения» при разделении совокупности частиц пыли на крупные и мелкие фракции для раздельного исследования их законов распределения; исследования вероятностных характеристик функции прохода пыли, поступающей в инженерно-экологические системы и воздух рабочих зон предприятий стройиндустрии; совершенствование способа определения эквивалентного диаметра " частиц при исследовании дисперсного состава пыли микроскопическим методом; экспериментальные исследования состава мелких фракций пыли, выделяющейся от узла перегрузки,'клинкера; определение концентрации мелких фракций пыли строительных производств (РМ10, РМ 2,5); теоретические и экспериментальные исследования зависимости эффективности пылеулавливающего инерционного оборудования от дисперсного состава пыли, поступающей на очистку в производстве стройматериалов.

Основная идея работы состояла в использовании дифференцированного и вероятностного подходов при оценке и контроле содержания мелкодисперсной пыли в воздухе рабочей и санитарно-защитной зон, для разработки мероприятий по снижению запыленности и подбора наиболее эффективного пылеулавливающего оборудования для решения задач охраны труда и экологической безопасности — защиты работников от пыли.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое моделирование, лабораторные и опытно-промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделированием изучаемых процессов, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований,- выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- усовершенствован аналитический способ описания дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и инженерно-экологических системах на базе метода «рассечения» совокупности частиц пыли на мелкие и крупные фракции с использованием предложенного алгоритма расчета значения диаметра «рассечения»;

- на основании экспериментальных исследований получены зависимости дисперсного состава и концентрации пыли от времени и расстояния до источника пыления в воздухе рабочей зоны;

- предложено применение метода «рассечения» для контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон и эффективности инженерно-экологических систем предприятий стройиндустрии;

- усовершенствован метод контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с учетом раздельных законов распределения крупных и мелких фракций пыли;

- усовершенствован метод расчета инерционных пылеулавливающих устройств, где в качестве исходных данных используются результаты анализа дисперсного состава пыли, поступающей на очистку, полученные с помощью применения метода «рассечения». Практическое значение работы: определены и систематизированы данные опытно-промышленных исследований дисперсного состава пыли, поступающей в инженерно-экологические системы и рабочую зону предприятий по производству гипса, цемента и железобетонных изделий; показана эффективность применения метода «рассечения» для оценки дисперсного состава пыли при исследованиях запыленности воздуха рабочей зоны предприятий стройиндустрии и расчете эффективности пылеудаляющих устройств; определено соотношение концентраций мелких фракций пыли (РМ 10 и РМ 2,5) и общей запыленности воздуха рабочей зоны бетоносмесительного отделения завода ЖБИ; усовершенствована и апробирована методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии, с использованием объемного способа определения эквивалентного диаметра частиц с помощью использования приставки к микроскопу (свидетельство на полезную модель №2005115216) и применением метода «рассечения» для исследования законов распределения частиц мелких фракций пыли.

Реализация результатов работы: использованы результаты контроля и оценки дисперсного состава пыли гипсового камня с применением метода «рассечения» для разработки и внедрения проектных решений по улучшению качества воздуха рабочей зоны дробильно-сортировочного завода; определены концентрации мелких фракций РМ 10 и РМ 2,5 пыли воздуха рабочей- зоны бетоносмесительного отделения завода по производству железобетонных изделий по результатам проведенного обследования технологического оборудования как источника пылевого загрязнения;

- прошла испытания промышленная установка удаления запыленного воздуха от технологического оборудования дробления гипсового камня для снижения запыленности воздуха рабочих и санитарно-защитных зон ДСЗ ООО «КНАУФ ГИПС КУБАНЬ»;

- приняты для использования ООО «Ассоциация Экотехмониторинг» рекомендации по расчету и подбору пылеудаляющего оборудования и усовершенствованная методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой БЖДТ ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- метод «рассечения», усовершенствованный посредством использования алгоритма расчета диаметра «рассечения», позволяет исключить влияние случайных параметров как технологических процессов, так и производственной среды предприятия на функции прохода мелких фракций пыли и использовать полученные данные для контроля и оценки дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны и эффективности инженерно-экологических систем предприятий строительных производств;

- экспериментальные зависимости дисперсного состава и концентрации общей массы пыли от времени и расстояния до источника пыления в воздухе рабочей зоны позволяют прогнозировать распространение пыли в производственном помещении, в то время как данные характеристики для мелких фракций пыли остаются неизменными в пределах интервалов варьирования факторов эксперимента;

- усовершенствованный метод расчета инерционных пылеулавливающих устройств позволяет определять их расчетную эффективность с учетом колебаний дисперсного состава поступающей на очистку пыли; - усовершенствованный метод контроля дисперсного состава пыли при оценке воздуха рабочей зоны предприятия позволяет определить необходимость разработки и эффективность мероприятий, направленных на улучшение условий труда за счет снижения концентрации мелкодисперсных частиц пыли в воздухе рабочих зон строительных производств.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Самарканд, 2010 г.); XVI международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века» (Донецк, 2009 г.); IV международной научно-технической конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград, 2010 г.); научно-технической конференции «Проблемы охраны производственной и окружающей среды» (Волгоград, 2005, 2010 гг.); ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета (Волгоград, 2005-2010 г.).

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 11 работах, в том числе 1 патент на полезную модель.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 190 страниц, в том числе: 138 страниц - основной текст, содержащий 19 таблиц на 16 страницах, 35 рисунков на 28 страницах; список литературы из 179 наименований на 18 страницах, 5 приложений на 34 страницах.

4.5 Выводы по четвертой главе

1. На основании объемного способа определения эквивалентного диаметра частиц и метода «рассечения» для исследования отдельно частиц мелких и крупных фракций пыли усовершенствована методика микроскопического анализа дисперсного состава пыли, поступающей в воздух рабочих-зон и инженерно-экологические системы предприятий стройиндустрии;

2. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований усовершенствован метод контроля дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с применением метода «рассечения», позволяющий оценить и проследить динамику состава мелких фракций в генеральной совокупности пыли в воздухе рабочих зон предприятий;

3. Проведен метод контроля дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии с применением метода «рассечения» на дробильно-сортировочном заводе. На основе полученных результатов были разработаны и реализованы мероприятия по уменьшению запыленности воздуха рабочей зоны предприятия, особенно мелких фракций гипсовой пыли, в результате которых концентрация пыли в рабочей зоне предприятий достигла до норм ПДК;

4. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований усовершенствована методики расчета инерционных пылеуловителей, позволяющая отображать диапазон изменения I значений эффективности работы инженерно-экологической системы с возможностью прогнозированиям наиболее вероятного из них;

5. Проведены опытно-промышленные испытания и внедрен аппарат ВЗП-800, подобранный на основе усовершенствованной методики расчета инерционных пылеуловителей. Эффективность его работы составила 97%. Эколого-экономический эффект от возврата сырья в производство после внедрения аппарат ВЗП-600 составил 187 746,99 руб/ год;

6. В результате реализации мероприятий по уменьшению запыленности в цехах по производству гипса после проведения контроля дисперсного состава пыли в воздушной среде предприятия ожидаемый социально-экономический эффект составит 482 446,60 рублей за первый год, и 580 529,00 руб. за второй и последующие года.