CC BY
4
УДК 614.71:669
О МЕРОПРИЯТИЯХ ПО ЗАЩИТЕ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ
В. Н. Шаприцкий
Воздушный бассейн вокруг металлургических заводов загрязнен пылью, сернистым ангидридом, окисью углерода, сероводородом, фенолом и другими вредными веществами. Наибольшее загрязнение отмечается в радиусе 3 км от предприятий, но по ряду ингредиентов оно распространяется до 15 км. Объясняется это тем, что до последнего времени защита воздушного бассейна осуществлялась без комплексного анализа достаточности проводимых мероприятий. Очистные установки выбирались без учета наложения выбросов от других установок. Предусматривалась очистка выбросов, как правило, только от пыли. При определении высоты труб руководствовались в основном лишь технологическими соображениями. Построенные установки в ряде случаев эксплуатировались плохо.
В последние годы внимание к защите воздушного бассейна усилилось. Проектами предусматриваются все известные сейчас мероприятия в этой области. Выявлено, сколько пыли, сернистого ангидрида и частично окиси углерода выделяется большинством технологических агрегатов (В. Н. Шаприцкий). При составлении проектов новых и расширяемых металлургических заводов определяется ожидаемая зона распространения вредностей. Однако более глубокий подход к защите воздушного бассейна выявил ряд других проблем, требующих разрешения. Прежде всего следует отметить, что, если даже будут внедрены все мероприятия, предусмотренные при проектировании заводов, воздушный бассейн вокруг них еще останется загрязненным отдельными ингредиентами (например, окисью углерода, сероводородом и др.) на расстоянии 10—15 км, так как источники их выделения не изучены или изучены не полностью. Целесообразно в ближайшее время провести комплексное изучение отходящих газов, потерь и т. д. на нескольких металлургических предприятиях с тем, чтобы выявить качественную и количественную характеристику всех вредностей. На основе этого должен быть решен вопрос о том, насколько можно сократить выделение указанных ингредиентов (и других, которые, по-видимому, выявятся в результате исследования) и какие меры должны быть приняты для защиты от них воздушного бассейна.
До сих пор не отработаны или отсутствуют решения по газоочистке агломерационных газов и отходящих газов теплоэлектроцентралей от сернистого ангидрида, агломерационных газов от окиси углерода, отходящих газов мартеновских печей при вдувании кислорода в ванну печи, машин огневой зачистки от пыли и др.
Если учесть, что агрегаты выбрасывают около 90% сернистого ангидрида, выделяющегося на заводе, 60% окиси углерода и 30% пыли, то важность своевременной разработки мероприятий по газоочистке от указанных вредностей станет особенно очевидной.
Проектирование и строительство большинства газоочистных сооружений осложняются отсутствием типовых проектов газоочисток. Кроме того, по сей день нет специализированной организации, которая могла бы принять на себя разработку чертежей, создание, монтаж и наладку установок. Поэтому ряд установок проектируется неквалифицированно. Ухудшает их работу и то, что они в большинстве случаев создаются не заводским способом, а на строительной площадке, коэффициент очисток, производимых с помощью этих установок, низок (60—92%).
Но как ни велика роль газоочисток в защите воздушного бассейна, основное внимание должно быть уделено предотвращению выбросов за счет улучшения или изменения технологии, топлива и руды. Так, с разработкой газоплотных клапанов для коксовых батарей удалось разрешить проблему очистки газов от окиси углерода. Вместе с тем еще ряд технологических процессов выполняется таким образом, что улавливание и очистка газов весьма затруднительны. Например, при существующем процессе спекания агломерата не происходит полного дожигания окиси углерода. В отходящих газах его находится около 1,5%. Из-за такого малого содержания дожигание окиси углерода перед выбросом газов в атмосферу невозможно. Поэтому на металлургическом заводе производительностью 5хЮ6 т стали в год только от агломерационных фабрик в воздушный бассейн поступает ежесуточно около 1200 т окиси углерода. Технологию открытых перегрузок руды и других пылящих материалов, разгрузки вагонов на открытых эстакадах тоже требуется изменить, так как в существующем виде эти очаги прак-, тически не поддаются обеспыливанию.
Одним из основных источников загрязнения воздуха сернистым ангидридом служат установки, сжигающие сернистое топливо. Очистка газов от сернистого ангидрида в большинстве случаев по технико-экономическим соображениям не осуществима. В этих условиях при составлении топливных балансов заводов необходимо максимально сокращать количество сернистого топлива. По той же причине количество сернистой руды, поступающей на агломерацию на территории заводов, должно ограничиться до минимума. При принятом способе сталеварения в электропечах во время доводки отсос
газов из печи производить нельзя, а потому, несмотря на достигнутые успехи в обеспыливании электропечей, в атмосферу поступают загрязненные газы.
Таким образом, основа защиты воздушного бассейна кроется прежде всего в технологии, причем это особенно важно для существующих заводов с уже сложившимся технологическим процессом. Кроме того, мощность большинства существующих крупных металлургических заводов в ближайшие годы еще более возрастет. Это обстоятельство с точки зрения защиты воздушного бассейна также требует разрешения ряда вопросов. Например, не следует развивать выделяющие газ и пыль цехи и агрегаты, которые могут быть вынесены с территории заводов (теплоэлектроцентрали, аглофабрики и т. п.). Для котлоагрегатов теплоэлектроцентралей, имеющих низкие дымовые трубы, целесообразно в первую очередь использовать газовое топливо. Для всех котлов, которые работают на твердом топливе, желательно сброс газа после фильтров (которые в большинстве случаев должны быть улучшены) производить через одну трубу, с тем чтобы использовать мощный эффект подъема нагретых газов, особенно существенный при большом объеме газов.
К значительному загрязнению воздуха приводят потери доменного газа, содержащего около 30% окиси углерода. Поэтому следует максимально возможное по газовому балансу количество доменного газа сжигать вблизи доменного цеха. Опыт проектирования металлургических заводов показывает, что эта задача достижима.
Для надежной защиты здоровья населения независимо от состояния погоды и влияния комбинации вредных веществ, а также для обеспечения экономически целесообразного расширения металлургических заводов новое жилищное строительство в городах, расположенных около этих предприятий, необходимо производить в 10—15 км от цехов с вредными выделениями.
В последние годы Московский научно-исследовательский институт гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана многое сделал для выявления состояния воздуха вокруг ряда современных металлургических заводов. Однако эти исследования носили эпизодический характер и потому нуждаются в существенном дополнении. Желательно организовать постоянное наблюдение за состоянием воздуха в радиусе 15—20 км вокруг ряда крупных металлургических заводов с автоматическим отбором проб и обобщением полученных данных. Материал таких наблюдений позволил бы установить более полную картину состояния воздушого бассейна, показать действительную эффективность внедряемых мероприятий и подсказать пути их наиболее целесообразного развития.
Сейчас при расчетах ожидаемого загрязнения воздушного бассейна практически используются только 2 климатологические характеристики — скорость ветра и роза ветров. Этого, конечно, недостаточно. Приземная концентрация вредностей находится в большой зависимости от скорости ветра. Например, для вентиляционных выбросов наиболее опасна скорость около 0,5—2 м/сек, а для технологических источников -— 3,5—4 м/сек. Поэтому надо иметь данные о возможной продолжительности и повторяемости опасных скоростей ветра и при оценке ожидаемого загрязнения указывать, каковы будут концентрации вредностей при опасной скорости ветра.
Современный металлургический завод занимает площадь в несколько квадратных километров, на которой располагается большое количество зданий, выделяющих в атмосферу несколько сот миллионов больших калорий тепла в час. Естественно, что на этой территории создается свой микроклимат, существенно отличающийся от данных, принимаемых в расчет на основе климатологических справочников и полученных путем изменений, проводимых за пределами предприятия. Изучение влияния микроклимата особенно важно для расчетов ожидаемого загрязнения воздуха на заводской площадке и в близлежащих жилых районах.
Применяемая в расчетах рассеяния выбросов формула П. И. Андреева составлена для одиночного точечного источника, расположенного в чистом поле. При этом не учитываются влияние застройки и температуры газов, изменение коэффициента осреднения с увеличением расстояния от источника выбросов и ряд других факторов. Кроме того, на заводской площадке есть множество линейных источников — цеховые фонари, места разгрузки пылящих материалов и т. п. Все это не дает возможности, используя указанную формулу, правильно определить ожидаемое загрязнение и достаточность мероприятий, предусмотренных для защиты воздушного бассейна.
Изданная недавно методика для расчета рассеяния выбросов от труб электростанций, разработанная главной геофизической обсерваторией им. А. И. Воейкова совместно с Московским научно-исследовательским институтом им. Ф. Ф. Эрисмана, также не приемлема при анализе ожидаемого загрязнения воздушного бассейна металлургических заводов. В связи с этим возникает настоятельная необходимость в разработке специальной методики для расчета рассеяния всех выбросов с холодными и нагретыми газами от крупных промышленных предприятий. При этом должен быть решен вопрос об определении ожидаемых концентраций вредностей и на самой заводской площадке.
При расчете ожидаемого загрязнения воздушного бассейна принимается во внимание рост мощности металлургического завода и внедрение мероприятий по охране атмосферного воздуха. Но в данном случае не учитывается влияние соседних предприятий, а без этого оценка ожидаемого загрязнения не может быть полной. Целесообразно, чтобы параллельно с проектом развития металлургического завода соответствующие предприятия, расположенные в зоне 5—10 км вокруг него, и их проектиров-
4
99
тики разрабатывали хотя бы в общих чертах перспективный план развития своих сооружений, выявляя необходимые средства для снижения выбросов и определения ожидаемого количества вредностей после внедрения мероприятий. Проводить в жизнь мероприятия по сокращению выбросов желательно в порядке очередности; при этом главным будет не принадлежность к тому или иному предприятию, а эффективность отдачи с целью оздоровления воздушного бассейна. Разумеется, что наряду с установками по улавливанию выбросов должны разрабатываться установки по транспортировке и использованию отходов.
Л ИТЕРАТУРА
Елфимова Е. В. Тезисы докл. 1-го Всероссийск. съезда гигиенистов и санитарных врачей. М., 1960, с. 20. — Шаприцкий В. Н. Металлургия. М., 1965. — Он ж е. В кн.: Сборник трудов Гипромеза. М., 1966, в. 1, с. 76. — Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений. М., 1964, в. 8, с. 192.
Поступила 27/Х 1966 г
УДК 663.632.8 + 628.16
ИЗ ОПЫТА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
ПИТЬЕВЫХ ВОД
Канд. биол. наук Л. А. Кунина Кафедра водоснабжения и канализации политехнического института, Челябинск
В развитие ранее начатых нами исследований (Л. Я. Эберт и Л. А. Кунина; Л. А. Кунина) мы проводили наблюдение над работой электролитической установки (в одном из домов отдыха Южного Урала с числом отдыхающих 1000 человек) на протяжении 3 летних месяцев, осуществлявшейся под контролем санэпидстанции. Установка была спроектирована и сдана в эксплуатацию кафедрой водоснабжения и канализации Челябинского политехнического института.
В качестве источника водоснабжения дома отдыха использовалась вода озера Б. Сунукуль — типичная для лесных юго-западных и центральных озер Южного Урала: малоцветная, прозрачная и вкусная, с невысоким содержанием соли, значительным количеством растворенного кислорода и концентрацией хлор-ионов около 30 мг/л. Удельная электропроводность воды озера 3,4-10~41/ом.см.
Наблюдения за бактериологическим состоянием водоема показали, что зимой и ранней весной, до тех пор пока нет заезда отдыхающих, вода содержит немного сап-рофитов и имеет высокий коли-титр. С усилением эксплуатации озера и повышением температуры воды качество ее ухудшается, она перестает удовлетворять требованиям ГОСТ и должна быть обеззаражена перед использованием для питьевых целей. Кинетика бактериологического состояния воды в озере представлена на рисунке.
Производительность обеззараживающей электролитической установки составляла 350 м3 воды в сутки. Ввиду того что с помощью ее производится обеззараживание в протоке, она компактная и небольшая.
Водозабор был установлен на высоте 1 м от дна озера, на глубине 2 м, в 70 м от берега. Вода насосом подавалась на высоту 40 м в электролизер для обеззараживания, затем текла в бак емкостью 35 м3, откуда по трубам также самотеком — по всем местам водопотребления. Емкость бака была выбрана с таким расчетом, чтобы прошедшая через электролизер вода поступала для питья не раньше чем через 30 мин. контакта бактерий с продуктами электролиза даже в час «пик». Таким образом бак служил не только резервуаром питьевой воды, но и выполнял функцию контактного резервуара.
Электролитическая установка находилась в деревянном помещении и состояла из 2 электролизеров и выпрямителя марки ВГК-50-100. Каждый электролизер состоит из 3 основных частей: водораспределителя, рабочей камеры и водосборника. Все они образуются неразборным корпусом электролизера, представляющего собой параллелепипед из оргстекла со сварными стенками, закрытый сверху и снизу крышками. Днище имеет коническую выточку, заканчивающуюся трубой для слива воды и осадка. Коническая выточка в верхней крышке заканчивается патрубком для отвода газов, образующихся при электролизе.
Водораспределитель образован нижней частью корпуса электролизера. Обрабатываемая вода подается снизу во входную трубу, вставленную в левую стенку корпуса. В нижней части входной трубы вдоль ее оси прорезана прямоугольная щель с сечением, равным сечению входной трубы. Благодаря этому вода равномерно распределяется по сечению рабочей камеры электролизера.
