Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami

Komentarze

Transkrypt

Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami
MINISTERSTWO EDUKACJI
i NAUKI
Elżbieta Buchcic
Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami
311[24].Z4.01
Poradnik dla ucznia
Wydawca:
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2005
___________________________________________________________________________
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
Recenzenci:
dr inż. Wojciech Jaworski
mgr inż. Elwira Krzemieniewska
Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Katarzyna Maćkowska
Konsultacja:
dr hab. Barbara Baraniak
mgr inż. Teresa Sagan
Korekta:
mgr Edyta Kozieł
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[24].Z4.01
Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami zawartego w modułowym programie nauczania
dla zawodu technik ochrony środowiska.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2005
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
1
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie
2. Wymagania wstępne
3. Cele kształcenia
4. Materiał nauczania
4.1. Emisja zanieczyszczeń do atmosfery
4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów
4.2. Metody usuwania zanieczyszczeń gazowych
4.2.1. Materiał nauczania
4.2.2. Pytania sprawdzające
4.2.3. Ćwiczenia
4.2.4. Sprawdzian postępów
4.3. Urządzenia do usuwania zanieczyszczeń gazowych
4.3.1. Materiał nauczania
4.3.2. Pytania sprawdzające
4.3.3. Ćwiczenia
4.3.4. Sprawdzian postępów
4.4. Metody usuwania zanieczyszczeń pyłowych
4.4.1. Materiał nauczania
4.4.2. Pytania sprawdzające
4.4.3. Ćwiczenia
4.4.4. Sprawdzian postępów
4.5. Urządzenia odpylające
4.5.1. Materiał nauczania
4.5.2. Pytania sprawdzające
4.5.3. Ćwiczenia
4.5.4. Sprawdzian postępów
4.6. Substancje powstałe i odzyskane w procesach oczyszczania powietrza
4.6.1. Materiał nauczania
4.6.2. Pytania sprawdzające
4.6.3. Ćwiczenia
4.6.4. Sprawdzian postępów
4.7. Niekonwencjonalne źródła energii
4.7.1. Materiał nauczania
4.7.2. Pytania sprawdzające
4.7.3. Ćwiczenia
4.7.4. Sprawdzian postępów
5. Sprawdzian osiągnięć
6. Literatura
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
2
3
5
7
7
7
8
12
12
14
15
15
16
16
17
18
18
19
19
20
21
21
23
23
24
24
24
32
32
33
34
34
38
38
40
41
41
42
42
43
44
48
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o ochronie powietrza przed
zanieczyszczeniami.
W tym poradniku zamieszczono:
– wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć przed przystąpieniem do nauki w wybranym
przez Ciebie zawodzie,
– wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z tym poradnikiem,
– materiał nauczania – czyli wiadomości dotyczące ochrony powietrza przed
zanieczyszczeniami,
– zestawy pytań, które pomogą Ci sprawdzić, czy opanowałeś podane treści,
– ćwiczenia, które mają na celu wykształcenie Twoich umiejętności praktycznych,
– sprawdzian postępów,
– wykaz literatury, z jakiej możesz korzystać podczas nauki.
W materiale nauczania zostały omówione treści związane z podejmowaniem działań na
rzecz ograniczenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery oraz usuwania źródeł ich
powstawania. W czasie zajęć wskazane jest wykorzystanie Twoich umiejętności nabytych
podczas realizacji programu jednostek: 311[24].Z1.01 – Badanie atmosfery oraz
311[24].Z3.01 – Monitorowanie powietrza.
Przy wyborze odpowiednich treści niewątpliwie pomocny będzie nauczyciel, który
wskaże Ci informacje szczególnie ważne, jak i pomocnicze potrzebne do oceny stopnia
zanieczyszczenia oraz podjęcia czynności określonych wybranym zawodem technika ochrony
środowiska.
Wykonując ćwiczenia przedstawione w poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela,
będziesz poznawał wiedzę na temat ochrony powietrza przed zanieczyszczeniem między
innymi na podstawie informacji podanych w materiale nauczania i w instrukcjach do ćwiczeń
dotyczących:
− oznaczania poziomu emisji zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego w miejscu ich
powstawania,
− oceny skuteczności pracy urządzenia odpylającego w zależności od typu urządzenia
i rodzaju zanieczyszczeń powietrza,
− dobierania odpylaczy do oczyszczania powietrza na podstawie kart katalogowych,
− obliczania sprawności wybranego urządzenia odpylającego na podstawie jego
charakterystyki,
− określania możliwości wykorzystywania substancji odzyskanych podczas odgazowywania
i odpylania spalin, na podstawie wyników badań,
− planowania sposobów ograniczania zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery w miejscu
ich powstawania.
Po wykonaniu zaplanowanych ćwiczeń, sprawdź poziom swoich postępów wykonując test
Sprawdzian postępów, zamieszczony zawsze po podrozdziale ćwiczenia.
W tym celu:
– przeczytaj pytania i odpowiedz na nie,
– podaj odpowiedź wstawiając X w podane miejsce,
− wpisz TAK jeśli Twoja odpowiedź na pytanie jest prawidłowa,
− wpisz NIE jeśli Twoja odpowiedź na pytanie jest niepoprawna.
Odpowiedzi NIE wskazują luki w Twojej wiedzy, informują Cię również jakich
wiadomości jeszcze dobrze nie poznałeś. Oznacza to także powrót do treści, które nie są
dostatecznie opanowane.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
3
Poznanie przez Ciebie wszystkich lub określonej części wiadomości o ochronie powietrza
przed zanieczyszczeniami będzie stanowiło dla nauczyciela podstawę przeprowadzenia
sprawdzianu poziomu przyswojonych wiadomości i ukształtowanych umiejętności. W tym
celu nauczyciel posłuży się Zestawem zadań testowych zawierającym różnego rodzaju
zadania. W rozdziale 5 tego poradnika jest zamieszczony przykład takiego testu Zestaw zadań
testowych, zawiera on:
− instrukcję, w której omówiono tok postępowania podczas przeprowadzania sprawdzianu,
− przykładową kartę odpowiedzi, w której, w wolnych miejscach wpisz odpowiedzi na
pytania – zadania; będzie to stanowić dla Ciebie trening przed sprawdzianem
zaplanowanym przez nauczyciela.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
4
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
poszukiwać informacji w różnych źródłach,
dobierać metody badań zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego,
posługiwać się aparaturą do pomiaru stężenia zanieczyszczeń atmosfery,
oznaczać parametry określające stopień zanieczyszczenia powietrza,
określać stężenie wybranych składników gazowych atmosfery,
mierzyć stopień zapylenia powietrza atmosferycznego,
porównywać wyniki badań z dopuszczalnymi stężeniami substancji zanieczyszczających
powietrze,
określać przemiany fizykochemiczne w atmosferze, zachodzące pod wpływem
zanieczyszczeń,
określać skutki zanieczyszczenia atmosfery,
opracowywać wyniki badań wykorzystując techniki informatyczne,
stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy podczas pobierania próbek i badania
powietrza atmosferycznego,
posługiwać się rocznikiem statystycznym, komputerem podczas wyszukiwania danych
i przeprowadzania ćwiczeń,
dostrzegać i opisywać związki między naturalnymi składnikami środowiska, człowiekiem
i jego działalnością,
oceniać własne możliwości sprostania wymaganiom stanowiska pracy i wybranego
zawodu,
posługiwać się podstawowymi pojęciami z zakresu ochrony środowiska, a także
bezpieczeństwa i higieny pracy,
określać poziom emisji i imisji zanieczyszczeń,
stosować odpowiednie metody pomiarowe do badania aktualnego stanu powietrza,
organizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, zasadami
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
5
3. CELE KSZTAŁCENIA
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
scharakteryzować metody ograniczające emisję zanieczyszczeń do atmosfery,
określić obowiązki zakładów w zakresie pomiarów stężenia zanieczyszczeń powietrza,
zaplanować rozwiązania ograniczające stężenie zanieczyszczeń w powietrzu,
dobrać metody odsiarczania paliw,
określić sposoby usuwania zanieczyszczeń z powietrza atmosferycznego,
dobrać urządzenia odpylające do oczyszczania powietrza,
dobrać urządzenia do usuwania zanieczyszczeń gazowych,
zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, zasadami
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej,
obsłużyć urządzenia do oczyszczania powietrza z zanieczyszczeń,
zagospodarować substancje powstałe i odzyskane w procesach oczyszczania powietrza,
zaplanować wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii,
posłużyć się przepisami prawnymi w zakresie ochrony powietrza atmosferycznego przed
zanieczyszczeniami.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
6
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Emisja zanieczyszczeń do atmosfery
4.1.1. Materiał nauczania
Emisja [łac. emissio – wysłanie] wprowadzenie do powietrza atmosferycznego
zanieczyszczeń:
− stałych
− ciekłych,
− gazowych.
Emisja może pochodzić z jednego źródła lub z wielu na danym terenie, obszarze.
Jej wielkość wyraża się w jednostkach masy w czasie (t/rok, kg/h), można ją również
przeliczać na jednostkę powierzchni oraz na liczbę mieszkańców lub na jednostkę dochodu
narodowego.
t
──────
km2 rok
Wielkość emisji ustala się przez pomiar bezpośredni lub metodą pośrednią, czyli
obliczeniami z bilansu surowcowo–paliwowego (ilości spalonego węgla, zużytej benzyny,
wytworzonego cementu). W ten sposób obliczana jest emisja łączna dla całego kraju lub
innych regionów. Pomiar bezpośredni to, na przykład emisja pyłu z komina jednej
cementowni. Metoda pośrednia to obliczenia dotyczące emisji tlenków azotu z pojazdów o
silnikach spalinowych na danym obszarze, w określonym czasie, ustalone na podstawie
zużycia paliw.
Większość emisji jest istotnym wskaźnikiem zagrożenia środowiska i szkodliwości
poszczególnych gałęzi przemysłu, a jej zmniejszenie świadczy i jest szczególnym
osiągnięciem z zakresu wdrożenia zasad ochrony środowiska.
Źródło, które emituje, wyrzuca substancje zanieczyszczające powietrze nazywa się
emitorem. Emisje są przenoszone prądami powietrznymi na różne odległości, a więc
oddziałują na przedmioty i organizmy w danym środowisku.
Miejsca wyemitowania do atmosfery zanieczyszczeń:
1. Punktowe źródła emisji
Punktowym źródłem emisji zanieczyszczeń można nazwać każde ruchome lub
nieruchome źródło emisji, w którym wydalenie zanieczyszczenia odbywa się z objętości o
wymiarach poprzecznych znacznie mniejszych od rozpatrywanych odległości ruchu
zanieczyszczeń. Zakwalifikowanie źródła jako punktowego jest więc zależne od skali w jakiej
się je rozpatruje. Źródłami tymi są: kominy, chłodnie wentylatorowe, poziome wyrzutnie
wentylacyjne, grupa emitorów (na przykład zakład przemysłowy), wybuchy materiałów
chemicznych lub zbiorników.
2. Liniowe źródła emisji
Źródła, rozmieszczone wzdłuż linii prostej lub krzywej. Rozkład emisji zanieczyszczeń
może być ciągły (autostrady, ulice, kanały ściekowe) lub nieciągły (zbiór pojedynczych
źródeł punktowych, na przykład punktowe wyrzutnie wentylacyjne z hali produkcyjnej).
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
7
3. Powierzchniowe źródła emisji
Źródła, których wydzielanie zanieczyszczenia odbywa się z płaszczyzny lub cienkiej
warstwy przylegającej do płaszczyzny. Istnieją dwie grupy źródeł powierzchniowych:
− źródła o emisji ciągłej – do grupy tej zaliczyć można otwarte zbiorniki cieczy. Mogą to
być jeziora, morza lub powierzchnia Ziemi, wydzielające do atmosfery parę wodną;
osadniki ściekowe z rozpuszczonymi zanieczyszczeniami gazowymi ulatniającymi się do
atmosfery, a także obszary pustynne emitujące pył w wyniku działania wiatru, bagna,
hałdy.
− źródła o emisji rozmieszczonej skokowo, na przykład miasta, których ulice i zakłady
przemysłowe są źródłami emisji zanieczyszczeń rozłożonych w cienkiej warstwie. W
przypadku gdy wielkości emisji nie można ustalić dla całego obszaru źródła
powierzchniowego, należy go podzielić na mniejsze, przypisując im odpowiednie
punktowe lub liniowe źródła emisji.
Wprowadzanie do powietrza zanieczyszczeń odbywa się w sposób:
− zorganizowany, to znaczy wszelkiego rodzaju urządzeń technologicznych i ogrzewczych
za pośrednictwem emitorów: kominów, wyrzutni wentylacyjnych i tym podobnych,
− niezorganizowany: z hałd, składowisk, w toku przeładunku substancji sypkich lub
lotnych, z hal produkcyjnych, poprzez wywietrzniki dachowe i okienne, w wyniku
pożarów lasów i tym podobnych,
− ponadto istnieje tak zwana emisja wtórna, czyli ponowne wprowadzenie do atmosfery
zanieczyszczeń uprzednio z niej usuniętych. Występuje ona w przypadku niewłaściwego
postępowania z zanieczyszczeniami już wychwyconymi, na przykład przy niewłaściwym
usuwaniu pyłów z urządzeń odpylających czy niewłaściwym zabezpieczeniu składowiska
wychwyconych zanieczyszczeń.
Wyróżnia się również emisję równoważną, dwu lub więcej rodzajów gazów z jednego
źródła emisji.
Emisję równoważną oblicza się mnożąc masę każdego z osobna składnika przez
współczynnik jego toksyczności, a następnie dodając otrzymane iloczyny.
Współczynnikiem toksyczności nazwano stosunek wartości dopuszczalnego stężenia
średniorocznego SO2 do wartości dopuszczalnego stężenia średniorocznego danego gazu.
Współczynnik toksyczności pozwala porównywać uciążliwość emisji różnych gazów,
wyrażać jedną wartością mieszaninę wielu gazów o różnej toksyczności, oceniać
zanieczyszczenie różnych obszarów.
Decyzję o dopuszczalnej emisji wydaje na określony czas wojewoda, określając w niej
czas, rodzaj i ilość substancji zanieczyszczających, łącznie i osobno dla każdego źródła
emisji. Wraz z wejściem w życie ustawy Prawo ochrony środowiska (od 01.10.2001) część
obowiązków, w stosunku do mniejszych podmiotów, przeszła od wojewody w gestię
starostów. Wraz z dalszymi zmianami wprowadzonymi w 2005 r. ustawą kompetencyjną,
dalsze obowiązki zostaną przekazane od 1 stycznia 2008 r.
Wielkość emisji nie może spowodować przekroczenia dopuszczalnych stężeń
zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego.
Nadmierna industrializacja, charakteryzująca zwłaszcza kraje wysoko rozwinięte,
prowadzi wprawdzie do produkcji obfitości dóbr materialnych i podwyższenia standardu
życiowego ludzkości, niestety nieuchronnym jej następstwem jest ustawiczny wzrost
zanieczyszczenia powietrza substancjami szkodliwymi dla zdrowia. W celu pomiarów
zanieczyszczenia środowiska wprowadzono pomiary emisji i imisji.
Imisję wyraża się jako stosunek ilości zanieczyszczeń do ilości powietrza przy
uwzględnieniu uśrednienia stężeń dla okresu pomiarowego (na przykład µg/m3 lub kg/m3).
Opad pyłu wyraża się jako strumień zanieczyszczeń docierający do podłoża w jednostce
czasu.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
8
Stężenia dopuszczalne należy rozumieć jako maksymalne wartości stężeń substancji,
które nie powodują jeszcze zagrożenia zdrowia osób narażonych na przebywanie
w atmosferze zanieczyszczonej tymi substancjami.
Szkodliwe oddziaływanie czynników środowiska pracy na zdrowie pracowników ma
miejsce w przypadku przekroczenia dopuszczalnych normatywów higienicznych tych
czynników. Mówimy wówczas o zagrożeniu czynnikami szkodliwymi w przeciwieństwie do
kontaktu pracownika z tymi czynnikami, czyli tak zwanym narażeniem zawodowym.
Wartości dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia
w środowisku pracy określone zostały w Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Socjalnej
z dnia 29.11.2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników
szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy ( Dz.U. Nr 217, poz. 1833):
− najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) – wartość średnia ważona stężenia którego
oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego
tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w Kodeksie pracy, przez okres jego
aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia
oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń,
− najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe (NDSCh) – wartość średnia stężenia, które
nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje
w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany
roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina,
− najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe (NDSP) – wartość stężenia, która ze
względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy
przekroczona w żadnym momencie,
− najwyższe dopuszczalne natężenia fizycznego czynnika szkodliwego dla zdrowia
(NDN) – wartość średnia natężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu
8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego
w Kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować
ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.
Polska jest jednym z krajów, gdzie istnieje już od kilkunastu lat system ustalania
normatywów higienicznych, którego głównym ogniwem jest Międzyresortowa Komisja do
spraw Najwyższych Dopuszczalnych Stężeń i Natężeń Czynników Szkodliwych dla Zdrowia.
W jej skład wchodzą przedstawiciele resortów zdrowia, pracy, przemysłu, ochrony
środowiska, instytucji naukowych oraz pracodawców i związków zawodowych.
Pomiary emisji, czyli ilości i stężeń zanieczyszczeń wyrzucanych do atmosfery
z poszczególnych źródeł, dają bezpośrednią ocenę stopnia odpowiedzialności zakładów
przemysłowych („właścicieli” tych źródeł) za stan zanieczyszczeń. Pomiary w fazie emisji, ze
względu na dość wysokie stężenia, są łatwiejsze i dokładniejsze niż pomiary w powietrzu
(imisji). Wyniki z pomiarów emisji oprócz potrzeb ochrony środowiska są często
wskaźnikiem prawidłowości prowadzenia procesów technologicznych i mogą stanowić
sygnał do sterowania tymi procesami. Pomiary te dostarczają także danych do
opracowywania map przestrzennego rozkładu zanieczyszczeń (map izolinii), za pomocą
modeli matematyczno–fizycznych rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w atmosferze.
Rzeczywisty obraz zagrożenia środowiska wskutek zanieczyszczenia powietrza można
jednak uzyskać na drodze pomiaru stężeń różnych składników zanieczyszczających powietrze
w sferze przebywania ludzi, a następnie porównania tych stężeń z wartościami
dopuszczalnymi.
Dopuszczalne poziomy zostały ustalone dla następujących substancji: benzenu, dwutlenku
azotu, dwutlenku siarki, ołowiu, pyłu zawieszonego PM10, tlenku węgla i ozonu, czyli
substancji, których stężenia w powietrzu unormowane są w dotychczasowych przepisach Unii
Europejskiej.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
9
Dopuszczalne poziomy substancji w powietrzu wraz z czasem ich obowiązywania,
oznaczeniami numerycznymi i okresami, dla których uśrednia się wyniki pomiarów,
dopuszczalne częstości przekraczania poziomów oraz marginesy tolerancji są uregulowane
prawnie i zamieszczone w odpowiednich rozporządzeniach.
Zasadniczą
treścią
wszystkich
międzynarodowych
konwencji
dotyczących
zanieczyszczenia i ochrony atmosfery jest również przekonanie, że każde państwo powinno
tak przeprowadzić działalność na terenie własnego kraju, aby nie szkodziło środowisku
w innych krajach.
Zgodnie z Dyrektywą Ramową Unii Europejskiej oraz Dyrektywami pochodnymi nowe
polskie prawo w dziedzinie ochrony środowiska nakłada obowiązek wprowadzania systemów
zarządzania jakością powietrza. Funkcjonowanie takich systemów opiera się na cyklicznych
ocenach jakości powietrza i wdrażaniu odpowiednich programów jego poprawy.
Zintegrowane zapobieganie i kontrola zanieczyszczeń w Unii Europejskiej
Zasadniczym celem dyrektywy IPPC jest zapewnienie zintegrowanego zapobiegania
i kontroli zanieczyszczeń wprowadzanych do powietrza, wody i gleby, aby zapewnić wysoki
stopień ochrony środowiska jako całości. Ponieważ odrębne traktowanie poszczególnych
składników środowiska powodowało często, że zmniejszenie zanieczyszczenia jednego
elementu środowiska pociągało za sobą zwiększone zanieczyszczenia innego. Zrodziło to
potrzebę stworzenia nowych instrumentów prawnych zapewniających zintegrowane podejście
do zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń.
Dyrektywa IPPC określa środki zapobiegające emisjom (lub - jeżeli zapobieganie nie jest
możliwe – zmniejszające te emisje) do powietrza, wody i gleby włączając w to środki
dotyczące odpadów. Przez „emisję” rozumie się uwolnienie substancji, wibracji, ciepła lub
hałasu, natomiast termin „zapobieganie” oznacza, że emisje powinny być redukowane
u źródła, co stanowi przesunięcie akcentu działań z „końca rury” na działania likwidujące ich
przyczyny.
Głównym przewidzianym przez IPPC instrumentem jest pozwolenie zintegrowane na
korzystanie ze środowiska, wydawane przez odpowiedni organ państwa, (będą je musiały
uzyskać wszystkie podmioty prowadzące działalność). Państwa członkowskie zostały
zobowiązane do tego, aby w procesie udzielania tych pozwoleń rozważały łączny wpływ
zanieczyszczeń na wszystkie elementy środowiska oraz aby uwzględniały wymienione wyżej
ogólne obowiązki operatora. Przede wszystkim pozwolenie ma wyznaczać normy emisji
substancji zanieczyszczających z danej instalacji oraz ich graniczne wielkości.
Podstawowym elementem wyznaczania norm emisji jest odniesienie się do pojęcia
najlepszych dostępnych technik – BAT. Termin „najlepsza” oznacza technikę najbardziej
efektywną w osiąganiu wysokiego ogólnego stopnia ochrony środowiska jako całości.
Natomiast pojęcie „dostępna technika” oznacza jej dostępność w skali danej gałęzi przemysłu
oraz możliwość jej zastosowania.
Kryteria podczas określania BAT:
wykorzystanie technologii niskoodpadowych,
wykorzystanie mniej niebezpiecznych substancji,
zastosowanie odzysku i recyklingu odpadów oraz wytwarzanych i wykorzystywanych
substancji,
istnienie możliwych do stosowania na skalę przemysłową usprawnień, procesów i metod
działania porównywalnych do stosowanych przez operatora,
najnowsze osiągnięcia w nauce i technice,
rodzaj, wielkość i skutki danych emisji,
czas potrzebny na wprowadzenie BAT,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
10
terminy przekazania do eksploatacji nowych i istniejących instalacji,
oszczędne gospodarowanie surowcami (włącznie z wodą) oraz energią,
zapobieganie lub maksymalna redukcja całkowitego wpływu emisji na środowisko,
zapobieganie awariom i zmniejszanie ich skutków w środowisku,
informacja dostępna i opublikowana.
W celu zmniejszenia zakresu dowolności i niepewności w ustalaniu norm emisyjnych
przy zastosowaniu BAT, Rada UE – określa normy emisyjne dla pewnych rodzajów zakładów
oraz substancji zanieczyszczających. Tak wyznaczone graniczne wielkości emisji stanowią
niezbędne minimum obowiązujące przy ustalaniu w pozwoleniu zintegrowanym norm emisji
dla konkretnej instalacji – są to bowiem sztywne, ścisłe parametry, określone w aktach
prawnych Wspólnoty (mające moc prawną). Natomiast w przypadku, gdy nie istnieją w tym
zakresie żadne przepisy prawa UE, określenie limitów emisyjnych leży w gestii
odpowiednich władz krajowych.
W celu zapewnienia wymiany informacji na temat aktualnie osiągalnych najlepszych
technik w poszczególnych sektorach przemysłu powołane zostało Europejskie Biuro do spraw
Kontroli Zanieczyszczeń Przemysłowych – EIPPCB) z siedzibą w Sewilli. Do jego zadań
należy kierowanie Europejskim Systemem Informacji na temat IPPC oraz opracowywanie
wytycznych odnośnie BAT – dokumentów referencyjnych, opisujących najlepsze dostępne
techniki dla poszczególnych gałęzi przemysłu. Informacje te mają stanowić ogólne wytyczne
przy określaniu przez organy państw członkowskich najlepszej dostępnej techniki dla danej
instalacji.
Pozwolenie zintegrowane wydawane jest na wniosek operatora i obejmuje opis:
− instalacji i jej działania,
− surowców i materiałów dodatkowych, innych substancji i energii wykorzystywanej lub
wytwarzanej przez instalację,
− źródeł emisji z instalacji, właściwości i ilości przewidywanych emisji z instalacji do
każdego elementu środowiska,
− określenie istotnych skutków emisji w środowisku,
− proponowanej technologii i innych technik służących zapobieganiu lub ograniczaniu
emisji z instalacji,
− jeżeli to konieczne – środków służących zapobieganiu powstawaniu odpadów
i prowadzeniu odzysku odpadów wytwarzanych przez instalację,
− dalszych środków planowanych w celu realizacji podstawowych obowiązków operatora,
− środków planowanych w celu monitorowania emisji do środowiska.
Wydane pozwolenia zintegrowane będą przez właściwe organy państwa członkowskiego
okresowo ponownie rozpatrywane i w razie potrzeby aktualizowane, gdy:
− zanieczyszczenie powodowane przez instalację jest tak znaczne, że istnieje konieczność
zmiany obowiązujących ją norm emisyjnych lub włączenie do pozwolenia nowych,
− zasadnicze zmiany w zakresie najlepszych dostępnych technik umożliwiają znaczną
redukcję emisji bez narzucania nadmiernych kosztów,
− bezpieczeństwo eksploatacji wymaga zastosowania innych technik, nakazują tak nowe
przepisy prawa UE lub krajowego.
Dyrektywa IPPC określa inne jeszcze obowiązki operatora, do których należą:
− regularne informowanie właściwych organów o wynikach monitoringu emisji oraz
niezwłoczne informowanie o każdym incydencie czy awarii, które w sposób istotny
wpływają na środowisko,
− udzielanie przedstawicielom kompetentnych organów niezbędnej pomocy przy
przeprowadzaniu inspekcji w obrębie instalacji.
−
−
−
−
−
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
11
Dyrektywa IPPC przewiduje udział społeczeństwa w procedurze udzielania pozwoleń
zintegrowanych oraz publiczne udostępnianie zarówno wniosków o ich wydanie, jak i samych
pozwoleń. Publicznie dostępne będą również wyniki monitoringu emisji prowadzonego przez
operatora.
Europejski rejestr emisji zanieczyszczeń (EPER)
Dostarczane przez operatorów informacje o emisjach będą podstawą spisu podstawowych
rodzajów emisji i źródeł ich pochodzenia publikowanego co trzy lata przez Komisję.
Komisja może zaproponować środki dla zapewnienia porównywalności i wzajemnego
uzupełniania danych zawartych w wyżej wspomnianym spisie i w innych rejestrach i źródłach
danych o zanieczyszczeniach. Na tej podstawie planuje się tworzenie rejestrów o nazwie
European Pollutant Emission Registers (EPER) obejmujących 26 substancji wprowadzanych
do wody i 37 wprowadzanych do powietrza (EPER nie uwzględniają odpadów).
Administrowaniem rejestrami EPER zajmuje się Europejska Agencja Ochrony Środowiska.
Rejestry uwalniania i transferu zanieczyszczeń (PRTR) są narzędziem dostępu do wiadomości
w postaci publicznie dostępnych baz danych, opartych na informacjach dostarczonych przez
podmioty gospodarcze w formie ujednoliconych sprawozdań.
4.1.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest emisja?
2. Podaj jednostki w jakich wyraża się emisję?
3. W jakich jednostkach podaje się imisję?
4. Jaka jest różnica pomiędzy emisją i imisją?
5. Co oznacza skrót NDS?
6. W jaki sposób prowadzi się pomiary emisji?
7. Co oznaczają skróty EPER i PRTR?
8. Jakie są przyjęte kryteria podczas określania BAT?
9. Jakie jest znaczenie wprowadzenia pozwoleń zintegrowanych oraz rejestrów
zanieczyszczeń?
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Oszacuj wielkości imisji metodą „skrzynki”.
Sposób wykonania ćwiczenia
Zadanie polega na zliczeniu w przyjętym czasie liczby samochodów z silnikiem Otto
i Diesla przejeżdżających przez obserwowany odcinek ulicy i następnym szacunkowym
obliczeniu (na podstawie modelu „skrzynki”) stężenia CO, NOx, HC pochodzących ze spalin
na analizowanym odcinku ulicy.
MODEL „SKRZYNKI”
W modelu tym zakłada się, że zanieczyszczenie jest wytwarzane wewnątrz skrzynki
(przyjętej przez badającego na przykład miasto, dzielnica miasta, ulica, skrzyżowanie),
a powietrze dopływa do niej i odpływa z niej. Przy osiągnięciu stanu stacjonarnego stężenie
zanieczyszczenia wewnątrz skrzynki (imisję) można obliczyć według wzoru:
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
12
szybkość emisji zanieczyszczenia (masa/czas)
P
c = cmasa/obj. = —————————————————————— = ————
szybkość przepływu powietrza (objętość/czas)
v·l·h
gdzie:
cmasa/obj. – stężenie zanieczyszczenia wewnątrz skrzynki w kg·m-3 lub w µg·m-3,
P – szybkość emisji zanieczyszczenia w kg·godz.-1 lub µg·godz.-1,
v – szybkość wiatru w m·godz.-1,
l – szerokość skrzynki w m,
h – wysokość skrzynki w m.
W przypadku rozpatrywania zanieczyszczeń wprowadzonych do atmosfery w wyniku
eksploatacji pojazdów, szybkość emisji P można wyliczyć według wzoru:
P = n·d·E
gdzie:
n – liczba pojazdów przejeżdżających w czasie jednej godziny,
d – długość skrzynki w km,
E – emisja, czyli masa emitowanej substancji w g·km-1·samochód-1 (tab.1).
Tablica 1. Średnie wielkości emisji zanieczyszczeń z silników samochodowych [g/km]
Zanieczyszczenie Silnik Otto Silnik Diesla
Tlenek węgla
60,00
0,69-2,75
Tlenki azotu
2,20
0,68-1,02
Węglowodory
5,90
0,14-2,70
Ditlenek siarki
0,17
0,47
Pył zawieszony
0,22
1,28
Źródło: Juda J., Chruściel S.: Ochrona powietrza atmosferycznego. Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa 1974
Wyposażenie stanowiska pracy:
– materiał źródłowy.
Ćwiczenie 2
Opracuj sprawozdanie z zajęć w elektrowni
Sposób wykonania ćwiczenia
1)
2)
3)
4)
5)
–
–
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
przygotować zestaw pytań dla pracowników elektrociepłowni,
przedyskutować swoje pytanie z pytaniami kolegów z grupy,
wybrać z całości propozycji pięć pytań wspólnych,
dokonać obserwacji pokazowego przeprowadzenia pomiaru emisji w kominie,
przygotować sprawozdanie z przeprowadzonych zajęć, w którym uwzględnisz:
metody pomiaru wielkości emisji zanieczyszczeń gazowych i pyłowych,
stosowaną aparaturę pomiarową w zwiedzanym zakładzie energetycznym.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– materiały źródłowe,
– zestaw opracowanych pytań,
– notatnik.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
13
Ćwiczenie 3
Oblicz opłatę za korzystanie ze środowiska w ciągu jednego kwartału.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) Przeczytać dokładnie tekst: Opłaty za emisję gazów lub pyłów do atmosfery wnosi się raz
na kwartał w terminie do końca miesiąca następującego po kwartale w Urzędzie
Marszałkowskim. Opłaty można obliczyć według wzoru:
Oemisja = M·S
gdzie:
M – ilość gazów lub pyłów w kg (niekiedy w tonach) wprowadzonych do atmosfery w czasie
rozliczeniowym,
S – stawka jednostkowej opłaty za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza.
Opłata podwyższona za wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza – w przypadku
braku wymaganego pozwolenia jest powiększana o 100% opłaty podstawowej.
Opodwyż. = Oemisja + 100%·Oemisja = M·S + M·S = 2·Oemisja
gdzie:
M – ilość gazów lub pyłów w kg (niekiedy w tonach) wprowadzonych do atmosfery w czasie
rozliczeniowym,
S – stawka jednostkowej opłaty za gazy lub pyły wprowadzane do powietrza.
2) dokonać analizy wykazu obowiązujących stawek opłaty jednostkowej za gazy lub pyły
wprowadzane do powietrza,
3) wyszukać informacje dotyczące wysokości obowiązującej stawki dla dowolnie wybranych
przykładowych pyłów i gazów,
4) Obliczyć jaką należałoby uiścić opłatę za korzystanie ze środowiska w jednym kwartale.
Wyposażenie stanowiska pracy
– raport o stanie środowiska w województwie,
– komputer z dostępem do Internetu,
– tekst źródłowy.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować pojęcia: emisji, wielkości emisji, emitor,
współczynnik toksyczności: NDS, EPER, PRTR, BAT?
2) wymienić rodzaje emisji?
3) podać miejsca wyemitowania do atmosfery zanieczyszczeń?
4) omówić sposoby wprowadzania zanieczyszczeń do powietrza?
5) wymienić możliwości wykorzystania pomiarów
zanieczyszczeń?
6) podać różnice między emisją a imisją?
7) określić poziom emisji i imisji na podstawie analizy danych?
8) obliczyć opłaty za emisję gazów lub pyłów do atmosfery?
9) określić znaczenie wprowadzenia pozwoleń zintegrowanych
oraz rejestrów zanieczyszczeń EPER i PRTR?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
14
Tak
Nie


















4.2. Metody usuwania zanieczyszczeń gazowych
4.2.1. Materiał nauczania
Do charakterystycznych zanieczyszczeń występujących w formie gazowej należą:
dwutlenek siarki (S02), tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), węglowodory (CnHm) oraz tak
zwane. „utleniacze”. Utleniacze są substancjami zanieczyszczającymi wtórnymi, powstałymi
na drodze reakcji fotochemicznych podstawowych zanieczyszczeń. Zalicza się do nich ozon,
dwutlenek azotu, formaldehyd i inne. Normowana jest imisja ozonu przyziemnego,
a w zakresie emisji – konieczna jest kontrola jego prekursorów.
Emisja gazów, będąca następstwem przede wszystkim procesów spalania paliw, zależna
jest od wielu czynników, między innymi od zużycia paliwa, rodzaju paliwa (zawartości siarki,
węgla), rodzaju paleniska, warunków spalania (temperatury, ciśnienia) i innych.
Aerozole
Są to układy rozproszone, w których ośrodkiem rozpraszającym (dyspersyjnym) jest gaz
lub mieszanina gazów (na przykład powietrze), a fazą rozproszoną ciało stałe (pył lub ciecz).
Aerozolem jest, na przykład dym powstający w procesie spalania, w którym ośrodkiem
rozpraszającym są gazowe produkty spalania, a fazą rozproszoną ciało stałe, na przykład
cząstki popiołu.
Freony
Są to związki chemiczne na bazie chloru, fluoru, węgla i niekiedy wodoru, czyli
fluorochlorowęglany, na przykład freon-11 (CFC13), freon-12 (CC12F2). Są one niepalne,
prawie bezwonne i w większości nietoksyczne. Charakteryzują się dużą prężnością pary
w niskich temperaturach i dużym ciepłem parowania, co umożliwia zastosowanie ich jako
czynniki chłodzące w instalacjach chłodniczych. Stosowane są również jako rozpuszczalniki
w aerozolach, do produkcji gumy piankowej i pojemników polistyrenowych do pakowania
żywności.
Uwalniane do atmosfery są chemicznie obojętne przy powierzchni Ziemi i troposferze (co
stanowi ich zaletę). Dopiero po przedyfundowaniu do stratosfery ulegają rozpadowi pod
wpływem nadfioletowego promieniowania słonecznego dostarczając atmosferze katalizatora
rozpadu ozonu jakim jest chlor. Powszechnie uważa się, że freony są główną przyczyną
niszczenia warstwy ozonowej atmosfery ziemskiej i powstawania w niej „dziury”.
Metody usuwania zanieczyszczeń gazowych są bardzo zróżnicowane, a jeżeli nawet
wykorzystują tę samą zasadę fizykochemiczną i to samo urządzenie, to mogą się różnić
rodzajem substancji czynnej, dostosowanej do konkretnego rodzaju zanieczyszczenia
gazowego.
Metody absorpcyjne polegają na przenoszeniu masy z fazy gazowej do ciekłej przez
warstwę graniczną. Stosuje się przy tym absorbery powierzchniowe, rozpryskowe, absorbery
mechaniczne, absorbery barbotażowe i kolumny wypełnione. Metody te stosuje się do
usuwania gazów zarówno dobrze, jak i źle rozpuszczalnych.
Metody adsorpcyjne polegają na koncentracji zanieczyszczeń na powierzchni ciała
stałego. Najczęściej jako adsorbent stosuje się węgiel aktywny oraz silikażel. Proces
przebiega w zbiornikach cylindrycznych ustawionych poziomo lub pionowo. Metody te służą
do usuwania różnych zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych.
Metody katalitycznego utleniania i redukcji wykorzystują zjawisko katalitycznego
przyspieszenia reakcji chemicznych. Jako katalizatory stosowane są niektóre metale,
półprzewodniki oraz niektóre sole. Metody te stosuje się do usuwania tlenków węgla i azotu,
formaldehydu i siarki w związkach organicznych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
15
Metody spalania płomieniem bezpośrednim prowadzą do przekształcenia palnych
składników zawartych w odgazach, a stosowane są głównie do usuwania par węglowodorów.
Metoda kondensacyjna polega na oziębieniu substancji zanieczyszczających do
temperatury kondensacji. Metoda ta jest bardzo skuteczna, ale droga dlatego jest stosowana
sporadycznie.
Metoda kompresyjna polega na zmniejszeniu objętości odgazów przez sprężanie, aż do
przekroczenia koncentracji nasycenia, co umożliwia kondensację. Wady i zalety tej metody są
takie same jak kondensacyjnej.
Z punktu widzenia ochrony atmosfery najistotniejsze jest oczyszczanie spalin z dwutlenku
siarki, który stanowi zanieczyszczenie występujące powszechnie i emitowane jest
w największych ilościach. Odsiarczanie spalin realizowane jest kilkudziesięcioma metodami
opartymi na procesach absorpcji lub adsorpcji, rzadziej utleniania katalitycznego. Metody te
dzieli się na suche i mokre, niekiedy w różnych fazach procesu stosuje się obie.
4.2.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz czy jesteś przygotowany do wykonywania ćwiczeń:
1. Jakie charakterystyczne zanieczyszczenia powietrza występują w formie gazowej?
2. Jakie znasz metody usuwania zanieczyszczeń gazowych?
3. Na czym polegają metody absorpcyjne?
4. Na czym polegają metody adsorpcyjne?
5. Na czym polegają metody katalitycznego utleniania i redukcji?
6. Na czym polegają metody spalania płomieniem bezpośrednim?
7. Na czym polegają metody kondensacyjne?
8. Na czym polegają metody kompresyjne?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj metody usuwania zanieczyszczeń gazowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zgromadzić informacje na temat metod wykorzystywanych w usuwaniu zanieczyszczeń
gazowych,
2) wyszukać niezbędne informacje w dostępnych źródłach,
3) ustalić wady i zalety każdej metody,
4) przedstawić te informacje w formie zapisu tabelarycznego.
Wyposażenie stanowiska pracy:
dostępne źródła informacji,
– komputer z dostępem do Internetu,
– plansze i foliogramy przedstawiające metody usuwania zanieczyszczeń.
–
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
16
Ćwiczenie 2
Dokonaj analizy metod usuwania zanieczyszczeń gazowych w wybranych zakładach
przemysłowych w miejscu zamieszkania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zlokalizować zakłady pracy, które stosują różne metody usuwania zanieczyszczeń
gazowych w Twoim miejscu zamieszkania (co najmniej 5),
2) przeprowadzić wywiad z pracownikami zakładu dotyczący wad i zalet stosowanych
metod,
3) informacje udokumentować nagraniem magnetofonowym lub wersją filmową – wideo,
albo zapisać wiadomości, które uzyskałeś w zakładzie, gdzie przeprowadziłeś badania
sondażowe.
–
–
–
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
kwestionariusz wywiadu,
magnetofon,
kamera wideo,
aparat fotograficzny.
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować zanieczyszczenia gazowe?
2) omówić metody absorpcyjne?
3) omówić metody adsorpcyjne?
4) omówić metody katalitycznego utleniania i redukcji?
5) omówić metody spalania płomieniem bezpośrednim?
6) omówić metody kondensacyjne?
7) omówić metody kompresyjne?
8) wymienić zanieczyszczenia gazowe?
9) podać wady i zalety stosowanych metod?
10) określić sposoby usuwania zanieczyszczeń gazowych?
11) ocenić skuteczność poszczególnych metod?
12) odszukać w dostępnych źródłach informacje na dany temat
13) przygotować prezentację zgromadzonych materiałów
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
17
Tak
Nie


























4.3. Urządzenia do usuwania zanieczyszczeń gazowych
4.3.1. Materiał nauczania
Obecnie istnieje konieczność stosowania na szeroką skalę urządzeń do oczyszczania
gazów odlotowych. Wynika to z:
− potrzeby ochrony atmosfery oraz środowiska przed zanieczyszczeniem,
− potrzeby odzyskania substancji.
Obecny stopień zanieczyszczenia skłania do wprowadzenia zmian w procesach
technologicznych i wdrażania technologii bezodpadowych (nic nie jest emitowane do
atmosfery) oraz technologii półodpadowych (emisja zanieczyszczeń nie przekracza norm).
Hermetyzacja, automatyzacja i robotyzacja zapobiega bezpośredniemu kontaktowi człowieka
z zanieczyszczeniami.
Urządzenia oczyszczające gazy odlotowe dzielą się na:
− odpylacze,
− urządzenia do redukcji zanieczyszczeń gazowych.
Podstawowe wielkości charakteryzujące urządzenia oczyszczające:
– Skuteczność oczyszczania:
mo
η = ———
mz
mo – masa zanieczyszczeń wprowadzanych w gazie do urządzenia oczyszczającego,
mz – masa zanieczyszczeń zatrzymanych w urządzeniu oczyszczającym
– Sprawność redukcji emisji:
sprawność redukcji emisji = skuteczność oczyszczania x czas pracy urządzenia redukującego
–
Opory przepływów: całkowita strata ciśnienia przy przepływie oczyszczonego gazu przez
urządzenie [Pa]
Wskaźniki eksploatacyjne:
3
− wskaźnik zapotrzebowania mocy [1KW/1000 norm m oczyszczonego gazu],
3
− wskaźnik zapotrzebowania energii [1KWh/1000 norm m oczyszczonego gazu],
− wskaźniki zużycia środka oczyszczającego i czynników energetycznych (woda, sorbenty,
para do absorpcji) [kg/1000 norm m3 oczyszczonego gazu],
− koszty oczyszczenia (inwestycyjne + eksploatacyjne), częste kryterium wyboru danej
metody oczyszczania [PLN/1000 norm.m3 oczyszczanego gazu].
Wśród obecnie stosowanych metod odsiarczania spalin, zarówno w kraju jak i na świecie,
największa popularność – zwłaszcza w elektroenergetyce – zdobyła mokra metoda wapniowa.
Jej zalety to wysoka (ponad 90%) skuteczność odsiarczania i wysoka pewność ruchu przy
prawie całkowitym wykorzystaniu absorbenta. Charakterystyczną cechą tej metody jest
nagromadzenie się gipsu jako produktu końcowego, który w 100% wykorzystywany jest
w gospodarce jako substytut gipsu naturalnego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
18
Rys. 1. Zasada działania kolumn absorpcyjnych do usuwania SO2 z gazów
Źródło: Kurnatowska A. (red.).: Ekologia jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy. PWN,
Warszawa – Łódź 1987
Obecnie coraz częściej sięga się do metod hybrydowego łączenia różnych sposobów
usuwania zanieczyszczeń, czasami kilku rodzajów zanieczyszczeń w kolejnych fazach
procesu.
W ostatnich latach w elektrociepłowni Kawęczyn testowano polską, nowatorską,
rewelacyjnie skuteczną metodę jednoczesnego usuwania SO2 i NOx w gazach odlotowych
przy użyciu wiązki elektronów przyspieszonych w polu elektrycznym, instalacja
przemysłowa budowana jest w elektrowni Pomorzany przy współudziale Międzynarodowej
Agencji Energii Atomowej. Jeżeli jej skuteczność będzie równie wysoka jak instalacji
pilotażowej, to metoda ta może zrobić karierę światową, tym bardziej ze produktem
końcowym są siarczan amonu i azotan amonu, czyli dobre nawozy sztuczne.
Oddzielnym zagadnieniem jest oczyszczanie spalin z silników spalinowych. Od kilku lat
w powszechnym użyciu są platynowo–rodowe katalityczne dopalacze spalin stosowane w
silnikach samochodowych napędzanych benzyną bezołowiową, a ostatnio także w silnikach z
zapłonem samoczynnym. Zmniejszeniu emisji spalin służy także zmniejszenie zużycia paliwa
oraz dokładniejsze spalanie mieszanki.
4.3.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonywania ćwiczeń:
1. Dlaczego należy stosować urządzenia do oczyszczania gazów?
2. Czym charakteryzują się:
– technologie bezodpadowe,
– technologie półodpadowe?
3. Jakie są podstawowe wielkości charakteryzujące urządzenia oczyszczające?
4. Na jakiej zasadzie działają kolumny absorpcyjne do usuwania SO2 z gazów?
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj urządzenia do usuwania zanieczyszczeń gazowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
19
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) w dostępnych źródłach wyszukać informacje na temat urządzeń do usuwania
zanieczyszczeń gazowych,
2) dokonać analizy schematu działania kolumn absorpcyjnych do usuwania SO2 z gazów,
3) omówić ich działanie,
4) zapoznać się z nowymi technologiami wprowadzonymi do metod usuwania
zanieczyszczeń.
–
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
literatura zgromadzona z rożnych czasopism,
Internet.
Ćwiczenie 2
Oceń skuteczność urządzeń do usuwania zanieczyszczeń gazowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) na podstawie obserwacji modeli i makiet urządzeń do usuwania zanieczyszczeń gazowych
zgromadzonych w pracowni zapoznać się z ich konstrukcją i zasadą działania na
podstawie dołączonych instrukcji,
2) dokonać analizy prospektów i katalogów wyrobów odgazowujących zgromadzonych
w pracowni,
3) ustalić i omówić warunki, w których urządzenia te mogą być zastosowane jako
najbardziej skuteczne,
4) wybrać te, które są najbardziej ekonomiczne biorąc pod uwagę czynniki środowiskowe
i finansowe.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– modele i makiety urządzeń do oczyszczania powietrza,
– prospekty i katalogi wyrobów odgazowujących,
– instrukcja działania urządzenia.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować technologie bezodpadowe?
2) zdefiniować technologie półodpadowe?
3) scharakteryzować urządzenia odgazowujące?
4) ocenić skuteczność oczyszczania?
5) wymienić wielkości charakteryzujące urządzenia oczyszczające
6) omówić zasadę działania kolumn absorpcyjnych do usuwania
SO2 z gazów?
7) dokonać analizy informacji zamieszczonych na prospektach
i katalogach wyrobów odgazowujących?
8) obsłużyć urządzenie odgazowujące wykorzystując makiety
i modele?
9) wybrać ekonomiczne w eksploatacji urządzenie odgazowujące?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
20
Tak
Nie


















4.4. Metody usuwania zanieczyszczeń pyłowych
4.4.1. Materiał nauczania
Metody usuwania zanieczyszczeń pyłowych dzielą się na następujące klasy w zależności
od:
– wymiarów ziaren i pyłu:
– pyły o rozdrobnieniu makroskopowym o wymiarach ziaren 1000 do 1 mikrometra,
– pyły o rozdrobnieniu koloidalnym o wymiarach ziaren 1 do 0,001 mikrometra.
– od źródła pochodzenia pyłu lub formy jego występowania przyjęto podział na:
– pyły dyspersyjne – powstałe wskutek mechanicznego rozdrabniania ciał stałych (na
przykład pył węglowy przy kruszeniu i mieleniu węgla w zakładach energetycznych),
– pyły kondensacyjne, powstałe wskutek skraplania się i zestalania par różnych
substancji chemicznych (na przykład sadza).
Powstawanie pyłów wiąże się nierozerwalnie ze wszystkimi procesami produkcyjnymi
i procesami spalania. Szczególnie duże ilości pyłów powstają przy spalaniu paliw stałych.
Ilość i charakterystyka pyłów, jakie powstają w procesie spalania paliw stałych zależy od:
– rodzaju paliwa – stopnia rozdrobnienia, zawartości i składu mineralogicznego popiołu,
zawartości cząsteczek lotnych, wilgotności,
– warunków spalania – rodzaju rusztu, natężenia cieplnego komory paleniskowej,
temperatury spalania, warunków przepływu powietrza i spalin.
Ponadto szczególnie „pyłotwórcze” są procesy metalurgiczne oraz produkcja materiałów
budowlanych, a zwłaszcza produkcja cementu. O stopniu szkodliwości pyłów decyduje
przede wszystkim ich stężenie w atmosferze, skład chemiczny i mineralogiczny.
Do pyłów szczególnie toksycznych należą zawiązki arsenu, ołowiu, cynku, manganu,
kadmu, miedzi i rtęci. Z pyłów mineralogicznych najbardziej szkodliwy jest kwarc. W pyłach
emitowanych, w wyniku procesów spalania, występują też węglowodory aromatyczne,
a w szczególności 3–4 benzopiren, uważany za czynnik rakotwórczy. Zmniejszenie zapylenia
można osiągnąć poprzez:
– dobór odpowiedniej technologii produkcji,
– hermetyzację urządzeń,
– instalacje odpylające i odpylacze.
Metody analizy rozprzestrzeniania się pyłów uzależnione są od prędkości opadania ziaren
pyłu. Pył składający się z ziaren o średnicy poniżej 20 µm rozprzestrzenia się w atmosferze
podobnie jak zanieczyszczenia gazowe. Stopień zanieczyszczenia atmosfery pyłem o średnicy
cząstek powyżej 20µm określa opad pyłu.
Stosowanie wysokich źródeł emisji jest obok instalowania sprawnych urządzeń
oczyszczających powietrze jednym z rodzajów zapobiegania nadmiernemu zanieczyszczeniu
atmosfery. Koszt nakładów inwestycyjnych powoduje, że celowe jest ograniczenie wysokości
kominów do wysokości minimalnej, która zapewnia na tyle skuteczne rozprzestrzenianie się
zanieczyszczeń, że nie będą one przekraczały stężeń dopuszczalnych.
Metody usuwania zanieczyszczeń pyłowych wykorzystują rozmaite zjawiska fizyczne:
– działanie sił ciążenia,
– bezwładności
– siły odśrodkowej,
– zjawiska elektrostatyczne,
– zjawiska filtracji.
Do najbardziej rozpowszechnionych urządzeń odpylających należą: cyklony (działają na
zasadzie sił odśrodkowych), niekiedy łączone w całe baterie cyklonów tworzą multicyklony
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
21
filtrujące, działają na zasadzie oddzielania pyłów od gazu podczas przepływu przez materiał
porowaty, zwłaszcza typu tkaniny, włókniny, filce, bibuły, ale także ceramiczne i metalowe
(kształtki); odpylacze mokre (działają na zasadzie wymywania pyłów za pomocą cieczy),
głównie typu płuczki, na przykład z przeciwprądowym ruchem cieczy zraszającej
zanieczyszczenia pyłowe zawieszone w gazach, z przepływem gazu przez zamknięcie wodne,
ze zwężką Venturiego, wirnikowe i pionowe; elektrofiltry (wykorzystują oddziaływanie pola
elektrostatycznego na zanieczyszczenie zawieszone w odgazach). Stosowane na ogół dla
oczyszczania bardzo dużych ilości gazów; komory osadcze (opadanie pyłu pod wpływem sił
ciężkości) stosowane do oczyszczania zgrubnego przy bardzo dużych ilościach pyłu, na
przykład cementowego, metalurgicznego.
Wybranie metody odpylania jest uzależnione od konkretnych warunków w danym
procesie produkcyjnym:
– ilości pyłu i zapylonego gazu,
– rodzaju pyłu,
– kosztów eksploatacji, w związku ze zużyciem energii, wody lub części zamiennych, także
– od wymaganej skuteczności jej działania.
Rys. 2. Podstawowe urządzenia odpylające a – cyklon, b – filtr workowy, c – elektrofiltr, d – odpylacz mokry
Źródło: Kurnatowska A. (red.).: Ekologia jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy. PWN, Warszawa – Łódź
1997
Oznaczanie pyłu całkowitego na stanowiskach pracy metodą filtracyjno-wagową, zgodnie
z normą PN-91/Z-04030/05, polega na zasysaniu zapylonego powietrza ze znanym
strumieniem objętości w określonym czasie przez filtr pomiarowy.
Masę pyłu zatrzymanego na filtrze pomiarowym wyznacza się jako przyrost masy filtru
pomiarowego ważonego przed pobraniem i po pobraniu próbki pyłu.
Stężenie pyłu całkowitego oblicza się jako stosunek masy pyłu na filtrze pomiarowym do
objętości przefiltrowanego powietrza.
Najmniejsza ilość pyłu całkowitego, jaką można oznaczyć w warunkach pobierania
próbek wynosi 0,5 kg w 1m3 powietrza.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
22
Stężenie pyłu całkowitego w badanym powietrzu oblicza się w kg/m3 według wzoru:
m2 – m1
Cc = ———— ·1000
V
gdzie:
m2 – masa filtru pomiarowego po pobraniu próbki, kg
m1 – masa filtru pomiarowego przed pobraniem próbki, kg
V – objętość próbki powietrza obliczona jako iloczyn strumienia objętości pobieranego
powietrza i czasu pobierania.
4.4.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaki jest podział metod usuwania zanieczyszczeń pyłowych?
2. Od czego zależy ilość i charakterystyka pyłów?
3. Jakie znasz pyły szczególnie toksyczne?
4. W jaki sposób można osiągnąć zmniejszenie zapylenia?
5. Od czego uzależnione są metody analizy rozprzestrzeniania się pyłów?
6. Jak obliczamy średnie stężenie zanieczyszczeń w postaci pyłu?
7. Wymień najbardziej rozpowszechnione urządzenia odpylające?
8. Od czego uzależniony jest wybór metody odpylania?
9. Jaki jest wzór na obliczenie stężenia pyłu całkowitego w badanym powietrzu?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Scharakteryzuj metody usuwania zanieczyszczeń pyłowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zgromadzić informacje na temat metod wykorzystywanych do usuwania zanieczyszczeń
pyłowych,
2) wyszukać informacje w dostępnych źródłach,
3) ustalić wady i zalety każdej metody,
4) przedstawić zgromadzone informacje na forum klasy w dowolny sposób.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– dostępne źródła informacji,
– komputer z dostępem do Internetu,
– plansze i foliogramy przedstawiające metody usuwania zanieczyszczeń,
– filmy dydaktyczne dotyczące usuwania zanieczyszczeń z powietrza.
Ćwiczenie 2
Dokonaj analizy metod usuwania zanieczyszczeń pyłowych w wybranych zakładach
przemysłowych.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
23
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) zlokalizować zakłady pracy w miejscu zamieszkania, które stosują różne metody
usuwania zanieczyszczeń pyłowych (co najmniej 5),
2) przeprowadzić wywiad z pracownikami każdego zakładu dotyczący wad i zalet
stosowanych metod (najlepiej pracować w grupach dwuosobowych),
3) informacje udokumentować nagraniem magnetofonowym albo wersją filmową – kaseta
wideo lub zapisać wiadomości, które uzyskałeś w zakładzie, gdzie prowadziłeś badanie
sondażowe.
–
–
–
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
kwestionariusz wywiadu,
magnetofon,
kamera wideo,
aparat fotograficzny.
4.4.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) wymienić metody odpylające?
2) wymienić pyły toksyczne?
3) zdefiniować średnie stężenie zanieczyszczeń?
4) omówić metodę filtracyjno-wagową?
5) omówić metody odpylające?
6) scharakteryzować wady i zalety metod odpylających?
7) wymienić podstawowe urządzenia odpylające?
8) określić sposoby usuwania zanieczyszczeń pyłowych?
9) ocenić skuteczność poszczególnych metod?
10) odszukać w dostępnych źródłach informacje na dany temat?
11) przygotować prezentację zgromadzonych materiałów?
12) wybrać metodę odpylania w konkretnych warunkach do danego
procesu produkcyjnego?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
24
Tak
Nie
























4.5. Urządzenia odpylające
4.5.1. Materiał nauczania
Nazwą „urządzenia odpylające” określany jest cały zespół urządzeń koniecznych do
wydzielania pyłu z zapylonego gazu. Składa się z odpylacza, w którym następuje wydzielanie
ziaren pyłu z gazu oraz urządzeń pomocniczych, jak przewodów ssących i tłoczących,
wentylatorów lub dmuchaw, silników napędzających, instalacji elektrycznych, pomp
i przewodów wodnych, zbiorników na pył, urządzeń odprowadzających pył. Zestaw i rodzaj
urządzeń pomocniczych zależy od typu odpylacza.
Urządzenia odpylające:
– odpylacze suche,
– odpylacze mokre.
Podział urządzeń odpylających ze względu na zachodzące zjawiska:
– grawitacyjne,
– bezwładnościowe,
– odśrodkowe,
– elektrostatyczne,
– filtracyjne.
Do wydzielania z gazów odlotowych pyłów mają zastosowanie następujące zjawiska
fizyczne: siła bezwładności, siła ciążenia, siła odśrodkowa, siła elektrostatyczna, siła dyfuzji,
kondensacja pary wodnej na ziarnach pyłu.
Do najczęściej wykorzystywanych urządzeń odpylających należą:
1. Mechaniczne suche urządzenia odpylające – to komory osadcze, cyklony, multicyklony,
odpylacze o ruchu obrotowym cylindrycznej obudowy, odpylacze wirnikowe. Najczęściej
stosowane są cyklony. Mają bardzo szeroki zakres zastosowania, między innymi
w obiegach wentylacyjnych i tam, gdzie wchodzi w grę odpylanie małych ilości gazu (za
paleniskami kotłów parowych, w odlewniach, piecach wapiennych) cyklony stosuje się
także w skojarzeniu z innymi typami odpylaczy, jako pierwszy stopień odpylania (na
przykład z odpylaczami tkaninowymi, mokrymi lub elektrostatycznymi). Działają na
zasadzie występowania dużych sił odśrodkowych z odrzutem cięższych ciał stałych
w kierunku ścianek cylindra, po których zsuwają się do umieszczonego w dole zbiornika
pyłu. Charakteryzują się łatwą obsługą, niskimi kosztami inwestycyjnymi
i eksploatacyjnymi, lecz i niezbyt wysoką skutecznością działania.
2. Mechaniczne mokre urządzenia odpylające – stanowią najliczniejszą grupę urządzeń
odpylających. Są to między innymi: płuczki wieżowe, cyklony mokre, płuczki obrotowe,
odpylacze ze zwężką Venturiego. Zasada ich działania polega na wykorzystywaniu
zjawisk występujących przy dodawaniu cieczy do zapylonego gazu, to jest kondensacji
pary wodnej, dyfuzji, zderzenia się kropelek cieczy z ziarenkami pyłu, zjawisk
elektrostatycznych, rozdrobnienia gazu, osadzania się pyłu. Urządzenia te przeznaczone
są do odpylania gazów technologicznych z pyłów drobnych, nieagresywnych i nie
cementujących. Charakteryzują się małą czułością na zmiany temperatury, wilgotności
oraz stosunkowo wysoką skutecznością odpylania (do 99%). Mokre urządzenia
odpylające, niezależnie od odpylania gazu, mogą być równocześnie wykorzystywane do
chłodzenia gazu lub wydzielania zanieczyszczeń gazowych.
3. Odpylacze filtracyjne — ich działanie polega na oddzieleniu pyłu podczas przepływu
zapylonego gazu przez materiały filtracyjne, to jest warstwy kształtek ceramicznych
i metalowych, tkaniny, włókniny, filce, bibuły. Najbardziej rozpowszechnione są
odpylacze filtracyjne tkaninowe, w których materiałem filtracyjnym są tkaniny lub
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
25
włókniny naturalne i sztuczne, pozwalające na oddzielenie pyłów o wielkości ziaren rzędu
l mikrometra. Często wymagają one wstępnego odpylenia gazów. Stosowane
w cementowniach, wapiennikach, wytwórniach mączek mineralnych, w przemyśle
metalurgicznym, maszynowym, a także chemicznym.
4. Elektrostatyczne urządzenia odpylające (elektrofiltry) — jest w nich wykorzystana siła
elektrostatyczna. Zapylony gaz ulega jonizacji w silnym polu elektrycznym, ziarna pyłu są
przyciągane przez elektrodę zbiorczą, gdzie koagulują (łączą się) i przy wstrząsaniu
opadają do zbiornika pyłu. Urządzenia te charakteryzują się wysoką skutecznością
działania (powyżej 99,5%) oraz niskimi oporami przepływu, nawet dla bardzo dużych
ilości gazów. Elektrofiltry stosowane są do odpylania dużych ilości gazów, na przykład
spalin z kotłów energetycznych, w cementowniach, metalurgii, przemyśle chemicznym.
Filtry mokre (informacje z Internetu)
www.wentylacja.com.pl/technologie/technologie.asp?/D=1848
Są to urządzenia, które pozwalają na oczyszczanie gazów z pyłów, ich działanie polega na
przenoszeniu pyłów z gazu do cieczy, zwykle wody. Są to zatem odpylacze mokre. Stosuje
się je do oczyszczania gazów gorących, gazów bardzo wilgotnych i gazów, których suchy pył
grozi wybuchem lub zapaleniem. Znajduje również zastosowanie, gdzie odpowiedni obieg
wybranego pyłu w postaci szlamu jest potrzebny przez zawrócenie go do procesu. Firma AAF
oferuje różne rozwiązania tych urządzeń, a mianowicie: Roto-Clone N, Roto-Clone W, RotoClone R, Kinpactor.
Roto-Clone N
Urządzenie oczyszcza powietrze z pyłów przez kombinację działania siły odśrodkowej
i gruntownego wymieszania zanieczyszczonego powietrza z wodą. Pył zostaje odseparowany
z powietrza za pomocą kurtyny wodnej, wytworzonej przez przepływ powietrza poprzez
częściowo zanurzony, stacjonarny zawirowacz. Urządzenie nie posiada żadnych części
ruchomych, pomp lub innego dodatkowego wyposażenia. Zajmuje mało miejsca i jest łatwe
do zainstalowania. Urządzenie może być dostarczone z automatycznym odszlamowaniem
okresowym lub ciągłym zgodnie z życzeniem. Znajduje zastosowanie przy przeładunku
chemikaliów, tworzyw sztucznych, piasku lub węgla, przy mechanicznej obróbce metali
i skóry, przy suszeniu koksu, w asfaltowniach, odlewniach i walcowniach, oraz w zakładach
produkcji akumulatorów.
Rys. 3. Roto-Clone N
Roto-Clone W
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
26
Ten kompaktowy mokry odpylacz łączy w sobie efekt wodnego płukania z dynamicznym
oddzielaniem płynu za pomocą obracającego się wirnika, który może zarazem spełniać rolę
wentylatora odciągowego. Zużycie wody w tym urządzeniu jest ograniczone, ponieważ na
płaszczyznach wirnika wymaga się bardzo cienkiej warstwy wody. Oddzielony płyn zostaje
odprowadzony jako szlam. Urządzenie nadaje się do zastosowania w przypadkach
konieczności utrzymania dużej czystości oraz w pomieszczeniach sanitarnych. Znajduje
zastosowanie w suszarniach cukru, soli, w przygotowalni piasku formierskiego w odlewni,
w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, gumowym, tytoniowym, przy produkcji
tworzyw sztucznych, w kuchennych instalacjach wyciągowych.
Rys. 4. Roto-Clone W
Roto-Clone R
To urządzenie pracuje na zasadzie odrzutu i uderzenia. Zanieczyszczone powietrze
wchodzi stycznie i z dużą prędkością do stożków, których powierzchnia jest zwilżana wodą.
Cząsteczki pyłu uderzają o nawilżone powierzchnie boczne stożków. Woda omywa
powierzchnie stożków i odprowadza wytrącone pyły. To urządzenie można stosować
w przemyśle nawozów sztucznych, w przemyśle ceramicznym, farmaceutycznym,
spożywczym, odlewniczym i przy przemieszczaniu materiałów sypkich.
Rys. 5. Roto – Clone R
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
27
Kinpactor
Jak to widać na rysunku zanieczyszczone powietrze wchodzi od góry do dyszy
Venturiego. Z boku jest doprowadzana woda. Na skutek nagłego zwężania, a potem nagłego
rozprężenia przepływającego powietrza z wodą następuje zróżnicowanie prędkości zawartych
w strumieniu składników i wytrącenie pyłu z powietrza. We wstępie wspomniano, że
sprawność urządzenia zależy od wielkości spadku ciśnienia. W tym celu w niniejszym
urządzeniu w gardzieli zwężki jest wbudowany stożek umożliwiający regulację spadku
ciśnienia stosownie do charakterystyki gazu. Urządzenie to można stosować w instalacjach
spalania, suszenia, chłodzenia, przy lutowaniu, w przemyśle chemicznym, stalowniczym,
celulozowym, papierniczym.
Rys. 6. Kinpactor
Filtry włókniowe
Przy pomocy tkaninowych odpylaczy usuwa się najdelikatniejsze cząsteczki
zanieczyszczeń powietrza. Przez specjalnie spreparowane materiały filtracyjne przepuszcza
się zapylone powietrze. Pozostawia ono na płaszczyźnie materiału porowatą warstwę pyłu,
która również stanowi czynną warstwę filtracyjną. Materiał filtracyjny spełnia tu rolę sita
oddzielającego. Te odpylacze stosuje się tam, gdzie wymagana jest duża skuteczność
odpylania, a gaz odpowiada warunkom tego rodzaju oczyszczania, i istnieje możliwość
doboru odpowiedniego materiału filtracyjnego. Również stosuje się go tam, gdzie zależy nam
na odzyskaniu wartościowych pyłów w postaci suchej.
Do tego typu urządzeń należą: Fabri-Pulse K, Fabri-Pulse MS, Fabri-Pulse B i Fabri-Pulse
MH.
Fabri-Pulse K, MS, B
Jak to widać na rysunku zanieczyszczony gaz wchodzi od zewnątrz do wnętrza przez
worki filtracyjne. Pył zostaje odłączony na zewnątrz, zaś czysty gaz płynie poprzez worki,
potem przez dyszę Venturiego do komory gazu oczyszczonego.
Worki są zamocowane w sztywnych koszach, aby zapobiec zetknięciu się ścianek worka.
Czyszczenie przeprowadza się metodą „Pulse-Jet” (Pulsacyjny wtrysk). Te urządzenia buduje
się w różnych wielkościach stosownie do potrzeb. Jako standardowe medium filtrujące
stosuje się polyestrowy filc (włóknina). Bywają też pewne odmiany inne, jak PTFE,
poliamidy itp.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
28
Urządzenia te znajdują zastosowanie przy przeładunku i przerabianiu środków
spożywczych, farmaceutycznych, cementu, proszków gumowych, tytoniu, kruszywa
kamiennego i rud. Przy obróbce drewna, odlewniach, urządzeniach do spalania, suszarkach
bębnowych.
Rys. 7. Fabri-Pulse K, MS, B
Fabri–Pulse MH
Jest to filtr workowy z wykorzystaniem zalet filtrów kasetowych. Dzięki możliwości
bocznego wyjmowania kaset skraca się czas obsługi do minimum. Dzięki prostej konstrukcji
wsuwania i mocowania można kasety łatwo wyjmować i wkładać. Boczne dojście do obsługi
pozwala na stosowanie tych oczyszczaczy w niskich pomieszczeniach. Urządzenie może
znaleźć zastosowanie przy odpowietrzaniu zbiorników, silosów, przenośnikach taśmowych,
przy przesiewaniu przez sita, przy rozdrabnianiu, transporcie materiałów i przy obróbce
metali.
Rys. 8. Fabri – Pulse MH
Filtry kasetowe
W tych urządzeniach znajdują zastosowanie kasety z pofałdowanego papieru albo kasety
z filtracyjnymi kieszeniami. Urządzenia te nadają się do czyszczenia powietrza obiegowego.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
29
Pulse-Pak
Jak to widać na rysunku zanieczyszczone powietrze wpada od góry i płynie w dół
pomiędzy kasetami filtracyjnymi. Większe cząsteczki pyłu spadają grawitacyjnie w dół, zaś
powietrze wolne od nich zmienia kierunek i poddane zostaje filtracji z drobnych cząstek pyłu.
Oczyszczanie kaset z nagromadzonego pyłu odbywa się podobnie metodą „Pulse-Jet”.
Urządzenie nadaje się do oczyszczania powietrza obiegowego, oczyszczania z dymu
spawalniczego i z pyłów hutniczych.
Rys. 9. Pulse-Pak
Arrestall
Jest to odpylacz gazu, który posiada kasety z kieszeniowymi filtrami. Kieszenie są
wykonane z poliestru i posiadają silną zdolność oddzielania pyłów, tak, że powietrze
oczyszczone może znowu wracać do pomieszczeń roboczych.
Nagromadzone masy pyłu zostają usuwane z powierzchni kieszeni przez ręczne lub
automatyczne potrząsarki. Urządzenia te mogą znaleźć zastosowanie w halach obróbki metali,
w przemyśle farmaceutycznym, przy obróbce drewna, przy szlifowaniu, w przemyśle
tworzyw sztucznych, w piekarniach i przy napełnianiu worków i beczek.
Rys. 9. Arrestall
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
30
Odpylacze odśrodkowe
Te urządzenia pracują na zasadzie działania siły odśrodkowej na pyły zawarte w
wirującym zapylonym gazie. Gaz wchodzi z dużą prędkością stycznie do blaszanego stożka, a
wirujące dookoła pyły zostają wytrącone mocą siły odśrodkowej na ścianki stożka i spadają w
dół, skąd łatwo je odprowadzać w sposób ciągły. Można też stosować baterie cyklonów i gaz
wtedy pędząc z jednego do drugiego ulega stopniowemu odpyleniu. Są to multicyklony.
Urządzenia te nadają się raczej do odpylania gazów niosących grubsze pyły.
Amer Clone
Jest to urządzenie do odpylania gazów na zasadzie działania siły odśrodkowej. Nadaje się
do oczyszczania dużych mas powietrza zawierającego różnorodne pyły o średniej
koncentracji. Stosowanie zespołów cyklonowych, oraz wtórne odpylanie daje wysoką
skuteczność. Układ jest wykonany ze stali odpornej na ścieranie, a ponadto równomierny
rozkład strumienia powietrza na płaszczyznach cyklonów gwarantuje długą żywotność
urządzenia. Odpylacz tego typu może znaleźć zastosowanie w kotłowniach opalanych olejem,
węglem, drewnem i odpadami. Również nadaje się do oczyszczania powietrza w
kamieniołomach i asfaltowniach.
Rys. 10. Amer Clone
Roto-Clone D
To urządzenie jest zespoleniem odpylacza odśrodkowego, wentylatora odciągowego
i zasobnika pyłów. Nadaje się do odpylania małych ilości powietrza. Najczęściej jest
przystawiany do jakiegoś urządzenia produkcyjnego pylącego i usuwa pyły w miejscu ich
wydzielania się.
Rys. 11. Roto-Clone D
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
31
4.5.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Co to jest urządzenie odpylające?
2. Jakie znasz urządzenia odpylające?
3. Jakie zjawiska zostały wykorzystane w urządzeniach odpylających?
4. Jakie urządzenia odpylające są najczęściej stosowane?
5. Omów zasady działania wybranych urządzeń odpylających?
6. Podaj zastosowanie wybranych urządzeń odpylających?
7. Jakie są wady i zalety urządzeń odpylających?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj charakterystyki urządzeń do usuwania zanieczyszczeń pyłowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) w dostępnych źródłach wyszukać informacje na temat urządzeń do usuwania
zanieczyszczeń pyłowych,
2) dokonać analizy rysunków i tekstów zamieszczonych w poradniku,
3) omówić działanie wybranych urządzeń odpylających,
4) wyszukać informacje na temat nowych technologii wprowadzonych do metod usuwania
zanieczyszczeń pyłowych.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– literatura zgromadzona z różnych czasopism,
– komputer z dostępem do Internetu.
Ćwiczenie 2
Oceń skuteczność urządzeń do usuwania zanieczyszczeń gazowych.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) dokonać obserwacji modeli i makiet urządzeń do usuwania zanieczyszczeń gazowych
zgromadzonych w pracowni, zapoznać się z ich konstrukcją i zasadą działania na
podstawie dołączonych instrukcji,
2) dokonać analizy prospektów i katalogów wyrobów odpylających zgromadzonych
w pracowni,
3) zastanowić się nad warunkami, w których urządzenia te mogą być zastosowane jako
najbardziej skuteczne,
4) wybierać te które są najbardziej ekonomiczne biorąc pod uwagę czynniki środowiskowe
i finansowe.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– modele i makiety urządzeń do odzyskiwania powietrza,
– prospekty i katalogi wyrobów odpylających,
– instrukcja działania urządzenia.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
32
4.5.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować pojęcie – urządzenia odpylające?
2) wymienić urządzenia odpylające ze względu na zachodzące
zjawiska?
3) wymienić urządzenia odpylające:
– mechaniczne suche,
– mechaniczne mokre,
– odpylacze tkaninowe,
– elektrofiltry?
4) dokonać analizy informacji zamieszczonych na prospektach
i katalogach wyrobów odpylających?
5) obsłużyć urządzenie odpylające wykorzystując makiety i modele?
6) wybrać ekonomiczne w eksploatacji urządzenie odpylające?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
33
Tak
Nie




















4.6. Substancje powstałe i odzyskane w procesach oczyszczania
powietrza
4.6.1. Materiał nauczania
Pod wpływem emisji różnych substancji atmosfera zmienia swój skład. Może to
następować w stopniu większym niż by się od razu wydawało, ze względu na możliwość
chemicznego oddziaływania emitowanych substancji na atmosferę.
Mówiąc o zorganizowanym oczyszczaniu powietrza mamy na myśli zorganizowane
odprowadzanie powietrza ze źródła zanieczyszczeń. Oczyszczanie powietrza jest w zasadzie
oczyszczaniem gazów odlotowych, czyli ochroną atmosfery.
Emisja nieoczyszczonych gazów odlotowych to nie tylko zanieczyszczenia lecz również
straty:
– materiałowe,
– pośrednie,
– bezpośrednie.
Materiałowe – emitowane: pary, gazy, pyły to straty w produktach. Posiadają wartość
użytkową, są to pośrednie surowce (trzeba je poddać utylizacji), do ponownego
wykorzystania lub użycia w innych procesach produkcyjnych, na przykład straty z wielkich
pieców hutniczych to straty 140 mln [PLN/rok].
Pośrednie – rozpraszanie i absorpcja światła słonecznego, zwiększenie częstotliwości
występowania mgieł, pochłanianie i rozpraszanie UV (1% promieniowania słonecznego),
zmiany wód i gleb mają znaczenie biologiczne. Częstotliwość występowania mgieł
w ośrodkach przemysłowych jest 3 razy większa niż na terenach niezanieczyszczonych.
Bezpośrednie – szkodliwe oddziaływanie zanieczyszczeń na ludzi, zwierzęta, rośliny.
Choroby: krzywica, bronchity, choroby oczu i płuc, astmy uczuleniowe. Niszczenie maszyn.
Głównymi źródłami zanieczyszczeń są przemysł i energetyka (bazuje na spalaniu paliw
stałych; węgiel brunatny). W ciągu technologicznym najpierw stosujemy aparaty, które mogą
pochłonąć bardzo duże ilości zanieczyszczeń, ale z małą wydajnością (tylko największe
cząstki). Po wstępnym odpyleniu stosujemy aparaty o większej skuteczności, które jednak
mogą pochłonąć małe ilości zanieczyszczeń.
Zmniejszenie do minimum emisji pyłów i gazów obejmuje trzy zasadnicze formy:
– odpylanie i unieszkodliwienie gazów odlotowych,
– eliminowanie wyziewów przemysłowych,
– tworzenie ochronnych pasów sanitarnych izolujących otoczenie od zanieczyszczeń
przemysłowych.
Do odpylania i unieszkodliwiania gazów stosuje się urządzenia mechaniczne, takie jak:
komory odpylające, zwalniające przepływ gazów i przechwytujące kurz lub cyklony czy
skrubery. Cyklony charakteryzują się znaczną skutecznością – przechwytują około 70%
kurzu lub pyłu, natomiast odpylenia skruberowe, działające również na zasadzie siły
odśrodkowej (ale na mokro), wychwytują pyły do 0,25 mm ze skutecznością rzędu 99%.
Skrubery umożliwiają także usuwanie zanieczyszczeń gazowych przez ich zobojętnianie, na
przykład kwaśnych gazów wtryskiwanym do skrubera mlekiem wapiennym. Elektrofiltry
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
34
(elektryczne urządzenia odpylające) wychwytują pył na zasadzie jonizacji pyłów odlotowych
w polu elektrycznym.
W skruberach dokonuje się również wypłukiwania gazów cuchnących, które w postaci
ścieków przemysłowych oczyszcza się przez absorpcję, na przykład na filtrach węglowych.
Aby zminimalizować emisję związków siarki do atmosfery opracowuje się lepsze metody
spalania ropy lub węgla w elektrowniach skąd pochodzi duża część emisji tych związków.
Różne metody ograniczające emisję mogą być stosowane przed, wewnątrz lub za
paleniskiem. Jednym ze sposobów jest użycie paliwa o małej zawartości siarki. Zasoby paliw
kopalnych, które z natury zawierają mało siarki są ograniczone. Dlatego ważne jest
wykorzystanie technicznych możliwości odsiarczania paliw. Metoda odsiarczania węgla
polega na zmieleniu go i oddzieleniu frakcji zawierających siarkę. Ropę można również
odsiarczyć, ale jest to proces bardzo kosztowny. Można również użyć metod, dzięki którym
siarka jest wiązana podczas procesu spalania lub procesów przemysłowych, na przykład
poprzez dodawanie wapienia lub dolomitu.
W dużych elektrowniach o nowszej konstrukcji zaczyna się dość powszechnie budować
instalacje odsiarczania spalin. W Polsce odpowiednie instalacje do odsiarczania spalin pracują
w elektrowniach: Bełchatów, Jaworzno III, Opole, Rybnik, Łaziska, Połaniec.
Największym powodzeniem cieszą się mokre metody odsiarczania ze względu na:
– najtańszy sorbent (kamień wapienny, kreda),
– minimalne zużycie sorbentu (prawie stechiometryczne),
– wysoka skuteczność ograniczenia emisji SO2 (do 99%),
– powstawanie odpadu (CaS04 · 2H20), który nadaje się do bezpiecznego składowania lub
może być używany jako surowiec do produkcji gipsu budowlanego, cementu, kwasu
siarkowego i pochodnych.
Mankamentem tego sposobu odsiarczania jest jednak wysoki koszt inwestycji (około 2krotnie droższe niż odpylanie), kosztowna eksploatacja i problem z zagospodarowaniem
odpadowego gipsu (w Polsce występują bogate pokłady gipsu naturalnego).
Pomimo opracowania w skali laboratoryjnej i półtechnicznej blisko 100 różnych metod
odsiarczania spalin i udzielenia wielu patentów z tego zakresu, nie uzyskano jednak
dotychczas w pełni zadowalającego rozwiązania. Wynika to z dwóch przyczyn: dużej
objętości spalin (siłownia o mocy 300 MW wytwarza w ciągu godziny l min m3 spalin) oraz
małego stężenia SO2. Niskie stężenie tego składnika w spalinach powoduje, że do głębokiego
odsiarczenia konieczne jest wydłużenie czasu przebywania reagentów w strefie reakcji,
a może to być spełnione tylko przez zastosowanie reaktorów o dużej objętości. Konieczność
zastosowania urządzeń do odsiarczania o dużej objętości pociąga za sobą znaczne koszty
inwestycyjne.
Metody usuwania SO2
Emisja SO2 stanowi największy problem w zanieczyszczeniu atmosfery. Łączna ilość
emitowanego SO2 przekracza zapotrzebowanie na SO2. Gdyby udało się odzyskać choć 20%
siarki można by zaprzestać wydobywania siarki rodzimej.
Problemy związane z usuwaniem SO2:
– wysoka temperatura gazów po procesie odpylania,
– duże rozcieńczenie SO2 w gazach spalinowych (2–4 g/m3 spalin),
– ogromne ilości spalin.
Metody odsiarczania:
– proste odpadowe: dodawanie CaCO3 w wyniku czego w miale węglowym powstaje CaSO4
i Ca SO3,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
35
– półodpadowe: w wyniku np. procesów absorpcji otrzymuje się produkt o właściwościach
użytecznych,
– bezodpadowe: prowadzą do otrzymywania czystego SO2, S lub kwasu siarkowego.
Sposoby odsiarczania:
– absorpcyjne: absorpcja w wodzie i roztworach Ca, Mg, w wodzie amoniakowej,
– adsorpcyjne: związki siarki (H2S) przepuszcza się przez węgiel aktywny, w wyniku czego
odzyskuje się siarkę, która następnie rozpuszcza się w wielosiarczku amonu.
Wielosiarczek po podgrzaniu rozkłada się na siarkę i siarczek amonu,
– wiązanie siarki: do spalin dodaje się amoniak, do węgla dodaje się CaCO3 powstały
siarczan amonowy może być stosowany jako nawóz.
Metoda mokra wapienna
Odsiarczanie spalin metodą mokrą wapienną jest najbardziej powszechną spośród
dotychczas znanych wysoko skutecznych metod usuwania SO2 ze spalin. Skuteczność
odsiarczania tą metodą kształtuje się w granicach 90–95%.
Metoda ta polega na przemywaniu spalin wodną zawiesiną wapna lub kamienia
wapiennego w wieży absorpcyjnej, tworząc w efekcie siarczyn wapnia CaSO3. Dodatkowe
natlenienie CaSO3 powoduje jego konwersję do CaSO4, który po wytrąceniu z roztworu
zostaje poddany obróbce (przemywanie oraz odwodnienie) tworząc w efekcie gips (CaSO4 x
2H2O). Mączka kamienia wapiennego lub wapna palonego jest wstępnie przygotowana w
formie zawiesiny wodnej w odpowiedniej instalacji. Za pomocą pomp jest następnie
przetłaczana do absorbera. Specjalny układ pomp cyrkulacyjnych, rurociągów i systemu dysz
zapewnia intensywne przemywanie spalin wewnątrz kolumny absorpcyjnej. Skuteczność
procesu zależy w dużym stopniu od intensywności przemywania spalin cieczą (tak zwany
parametr L/G – ilość cieczy myjącej przypadającej na 1 m3 spalin).
W procesie odsiarczania spalin metodą mokrą wapienną, ze spalin są usuwane dodatkowo
związki jak HCl, HF oraz popiół. Związki chloru i fluoru wchodzą w skład ścieków
powstałych w procesie odwodnienia gipsu. Ścieki te są następnie poddane obróbce
chemicznej celem wytrącenia z nich metali ciężkich. Wskutek przemywania spaliny zostają
schłodzone do temperatury rzędu 50oC, co praktycznie stwarza konieczność ich ponownego
podgrzania przed skierowaniem do komina. Możliwe jest jednak skierowanie ochłodzonych
spalin do chłodni kominowej, co eliminuje konieczność podgrzania spalin za pomocą
specjalnego systemu podgrzewu, na przykład za pomocą regeneracyjnego podgrzewacza
spalin GAVO. Pozwala to na obniżenie kosztów inwestycyjnych instalacji, a przez
zmniejszenie oporów przepływu spalin – zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych związanych
ze zużyciem energii niezbędnej do przetłaczania spalin.
System odprowadzania spalin z instalacji mokrego wapiennego odsiarczania do chłodni
kominowych jest systemem często stosowanym w energetyce niemieckiej.
Proces odsiarczania przebiega w czterech etapach:
1. Absorpcja SO2 → przejście SO2 ze stanu lotnego w stan ciekły.
2. Utlenianie wchłoniętego SO2 i powstawanie siarczanu → gaz spalinowy i płuczka
o wartości pH 5,4 łączą się przy wejściu do absorbera. Przy pomocy tlenu z gazu
spalinowego wchłonięty dwutlenek siarki utlenia się i powstaje kwas siarkowy:
SO2 + H2O + ½O2 → H2SO4. Przy wyjściu z absorbera wartość pH spada do 3,7.
Zawartość siarczanu zwiększyła się.
3. Krystalizacja i powstawanie uwodnionego siarczanu wapnia (gipsu) → kwas siarkowy,
który powstał w absorberze, neutralizowany jest przez mleczko wapienne, a wartość pH
wynosi ponownie 5,4. Wapno i siarczany ulegają jednocześnie procesowi krystalizacji,
w wyniku którego powstaje uwodniony siarczan wapnia (gips):
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
36
H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 * 2H2O.
4. Oddzielanie kryształów gipsu (odwadnianie) → Kryształy gipsu oddzielane są od
zawiesiny w sposób mechaniczny przy użyciu zagęszczaczy i wirówek.
Instalacje odsiarczania spalin pracujące według mokrej metody wapiennej – z uwagi na
wysoką sprawność i stosunkowo niskie zużycie sorbentu oraz możliwość zagospodarowania
produktu odpadowego (gipsu) – znalazły powszechne zastosowanie w elektrowniach
Niemiec, Japonii i USA. Również dla warunków polskich metoda ta znajduje szerokie
zastosowanie.
Aktualnie ponad 90% instalacji odsiarczania spalin eksploatowanych w świecie pracuje
w oparciu o tą technikę.
Metoda półsucha
W metodzie tej proces odsiarczania spalin przebiega w dwóch etapach.
W pierwszym – proces wiązania SO2 przebiega według mechanizmów podobnych jak
w metodzie suchej, zmielony sorbent dozowany jest do sfery temperatur optymalnych dla
prażenia i wiązania SO2 w komorze paleniskowej.
Etap drugi odsiarczania spalin realizowany jest w zraszaczu spalin (skruberze)
umieszczonym pomiędzy wylotem spalin z kotła a wlotem do odpylacza.
Spaliny w zraszaczu zawierające ziarna pyłu CaO na powierzchniach, z których utworzył
się CaSO4 lub CaSO3 zraszane są wodą w ilości zapewniającej jej całkowite odparowanie.
Temperatura spalin przed elektrofiltrem zostaje obniżona do wartości bezpiecznych dla
powstania kondensacji H2SO4 (powyżej punktu rosy).
Dzięki zwilżeniu spalin i zawartych w nich pyłów, ziarna CaO pękają tworząc nowe
powierzchnie dla umożliwienia wiązania CaO z SO2. Proces ten w efekcie wpływa na
podwyższenie skuteczności odsiarczania spalin. Dodatkowo – w zraszaczu znaczna część
pyłów zostaje wytrącona ze spalin osiadając w dolnej części, skąd jest usuwana jako produkt
odpadowy procesu. Praktycznie osiągana skuteczność odsiarczania spalin wynosi około 70%,
co w przypadkach elektrowni spalających węgiel o względnie niskiej zawartości siarki palnej
daje szanse zbliżenia się do dopuszczalnych wartości emisji SO2.
Do ujemnych cech tej metody należą: zwiększanie kosztów inwestycyjnych
i eksploatacyjnych oraz większe zapotrzebowanie miejsca pod zabudowę i obsługę zraszacza.
Reasumując – w porównaniu z metodą suchą – koszt zabudowy rekompensowany jest
wzrostem skuteczności odsiarczania o około 20–30% oraz zmniejszeniem emisji pyłów do
atmosfery dzięki zmniejszeniu zapylenia spalin przed elektrofiltrem.
Metody usuwania NOx
Unieszkodliwienie i utylizacja tlenków azotu.
NOx stanowią jedno z najbardziej szkodliwych zanieczyszczeń powietrza (kwaśne
deszcze). Tlenki te emitowane są przez silniki samochodów, poważnym ich źródłem jest też
energetyka, ponadto emitowane są przez zakłady azotowe produkujące nawozy sztuczne.
Wysokie temperatury powodują łączenie się azotu z tlenem. Pierwszym ze sposobów
unieszkodliwiania jest dotlenianie NO do NO2 i utylizacja przez absorpcję w roztworach
alkalicznych. Innym sposobem jest termiczna lub katalityczna redukcja NOx do N2. W gazach
odlotowych więcej jest NO niż NO2. Jest to niekorzystne ponieważ NO słabo się rozpuszcza
i słabo reaguje z alkaliami. Żeby zastosować metodę absorpcji musimy dotlenić NO do NO2,
wtedy w wyniku absorpcji otrzymamy saletrę. Z punktu ekonomicznego jest to metoda lepsza
niż metoda redukcji. Gazy, które mają być poddane utlenianiu kieruje się do instalacji przez
katalizator. Od góry dostarczamy wodne roztwory alkalii, które znajdują się w obiegu
zamkniętym. Cieczą absorbującą może być węglan amonu. Zaletą tej metody jest prostota.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
37
Wydajność wynosi 90%. Na katalizatorze utlenia się taką część NO aby spełnić warunek:
NO2 > NO.
Katalityczna redukcja NOx
Metoda ta jest stosowana w kombinacie w Puławach. Pozostałe gazy podgrzewane są
w wymienniku ciepła za pomocą przegrzanej pary wodnej do temperatury 190oC. Po
podgrzaniu są mieszane z amoniakiem w mieszalniku statycznym. Reaktor zawiera centralny
kosz katalityczny. Gaz wpływa do reaktora ścianą boczną kosza przez warstwę katalizatora
o grubości 300 mm. Gazy wylotowe poddaje się analizie. Analizator wykorzystuje zjawisko
chemiluminescencji. Przepływ gazów wylotowych wynosi 92 000 m3/h, zawartość tlenków
spada do 700–1700 p.p.m., stopień utleniania wynosi 0,35–0,4 a stopień redukcji 93–96%.
Adsorpcja w oczyszczaniu gazów odlotowych
Usuwanie zanieczyszczeń tą metodą polega na gromadzeniu się ich na powierzchni ciała
stałego. Adsorbent ma zazwyczaj kształt granulek o odpowiednio dużej powierzchni
właściwej (Al2O3, ziemia okrzemkowa, koks, węgiel aktywny). Jest to proces odwracalny,
ustala się równowaga dynamiczna. Gaz tym łatwiej ulega adsorpcji im łatwiej udaje się go
skroplić (im większy jest jego ciężar cząsteczkowy). Ilość zaadsorbowanej substancji zależy
bezpośrednio od wielkości czynnej powierzchni. Substancją czynną jest węgiel aktywny.
Zdolność adsorpcyjna zależy od chłonności, czyli stosunku masy zanieczyszczeń
zaadsorbowanych od chwili równowagi, do masy adsorbenta. Proces adsorpcji można
podzielić na trzy etapy:
pochłanianie desorpcja (wodą lub podgrzaną parą wodną),
suszenie,
ochłodzenia adsorbenta.
4.6.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Wymień i omów straty emisyjne?
2. W jaki sposób można zmniejszyć do minimum emisję pyłów i gazów?
3. Czym różnią się cyklony od skruberów?
4. Dlaczego metody mokre odsiarczania są lepsze od innych metod?
5. Na jakiej zasadzie działają elektrofiltry?
6. Na czym polega unieszkodliwianie i utylizacja tlenków azotu?
7. Omów katalityczną redukcję NOx?
8. Na czym polega metoda adsorpcyjna w oczyszczaniu gazów odlotowych?
4.6.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Podaj możliwości wykorzystania substancji odzyskanych podczas odgazowywania
i odpylania spalin.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przypomnieć zdobyte już wcześniej wiadomości na temat metod i urządzeń
wykorzystywanych do usuwania zanieczyszczeń,
2) dokonać analizy otrzymanych wyników badań dotyczących ilości substancji odzyskanych
podczas odgazowywania i odpalania spalin,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
38
3) dokonać odpowiednich obliczeń matematycznych, aby ustalić zyski ekonomiczne tych
procesów,
4) zaproponować jak można zagospodarować substancje powstałe i odzyskane w procesach
oczyszczania powietrza,
5) odszukać informacje w dostępnych źródłach jak najczęściej w Polsce i na świecie
wykorzystuje się substancje powstałe i odzyskane w procesach oczyszczania powietrza.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– wyniki badań,
– komputer z dostępem do Internetu,
– dane statystyczne z różnych zakładów przemysłowych.
Ćwiczenie 2
Wymień substancje powstałe i odzyskane procesie oczyszczania.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) przeczytać ponownie tekst i przyporządkować strzałkami urządzenie do jego
zastosowania,
Cyklon
Odpylacz tkaninowy
Skruber
Elektrofiltr
W urządzeniu tym odpylanie zachodzi na zasadzie działania pola
elektrycznego, gdzie ujemnie naładowane ziarna pyłu poruszają się
w kierunku elektrody dodatniej i osadzają się na niej.
Materiałem filtracyjnym są tkaniny lub włókniny naturalne oraz
sztuczne. Często ich zastosowanie wymaga wstępnego odpylenia
gazów.
Służą do odpylania powietrza na sucho. Urządzenie to działa
wskutek ruchu wirowego, a ziarna pyłu pod wpływem siły
odśrodkowej zostają odrzucone na jego zewnętrzne ścianki.
Jest urządzeniem odpylającym na mokro. Wtryśnięte kropelki
wody zostają porwane przez strumień gazu z dużą prędkością,
gdzie opadają na ziarna pyłu.
2) na podstawie poniższego tekstu uzupełnić równania reakcji:
Szeroką grupę metod odsiarczania spalin stanowią metody oparte na absorpcji tlenków siarki
w wodnych roztworach amonowych. Podstawą tych reakcji jest obecność w roztworze
amoniaku lub jego pochodnych,
SO2 + ......................... + H2O
SO3 + ......................... + H2O
↔
↔
NH4HSO3
(NH4)2SO4
3) omówić najczęściej stosowane metody odsiarczania spalin,
4) wymienić metody unieszkodliwienia i utylizacji tlenków azotu.
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
materiały źródłowe,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
39
–
–
literatura,
komputer z dostępem do Internetu.
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować oczyszczanie powietrza?
2) omówić straty materiałowe?
3) omówić straty pośrednie?
4) omówić straty bezpośrednie?
5) wymienić możliwości usuwania zanieczyszczeń?
6) wymienić metody usuwania SO2?
7) wymienić metody usuwania Nox?
8) podać formy zmniejszania emisji pyłów?
9) wymienić urządzenie do odpylania i unieszkodliwiania gazów?
10) wymienić etapy odsiarczania?
11) omówić metodę odsiarczania spalin metodą mokrą wapienną?
12) scharakteryzować metodę półsuchą odsiarczania spalin?
13) przedstawić różnice między metodą unieszkodliwiania i utylizacji
tlenków azotu a katalityczną redukcją Nox?
14) omówić zastosowanie adsorpcji w oczyszczaniu gazów odlotowych?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
40
Tak
Nie




























4.7. Niekonwencjonalne źródła energii
4.7.1. Materiał nauczania
Zasoby naturalne ogólnie dzieli się na:
– niewyczerpywalne – energia słoneczna, wiatr, prądy morskie, energia geotermiczna,
– wyczerpywane:
– odnawialne – powietrze, wody, gleby, rośliny, zwierzęta, grzyby,
– nieodnawialne – węgiel kamienny brunatny, rudy metali, siarka, sól kamienna, ropa
naftowa, gaz ziemny.
Zasoby odnawialne mają możliwość odtwarzania, jeśli nie ulegną całkowitemu
zniszczeniu w wyniku działalności człowieka. Zasoby nieodnawialne to bogactwa naturalne
skorupy ziemskiej, które występują w ograniczonej ilości i raz wydobyte są bezpowrotnie
stracone, a nadmierna ich eksploatacja doprowadzi do wyczerpania.
Większość zasobów przyrody nieożywionej należy do kategorii nieodnawialnych, z tego
względu powinno się dbać o racjonalne gospodarowanie nimi, bo prowadząc oszczędną
gospodarkę nieodnawialnymi paliwami kopalnymi, należy w większym stopniu
wykorzystywać odnawialne źródła energii. Fakty te uświadomiły ludziom, że rozwój
cywilizacji i kultury musi opierać się na harmonijnym współistnieniu z przyrodą.
Do uzyskania energii wykorzystuje się głównie paliwa kopalne, które podczas spalania do
atmosfery emitują duże ilości gazów i pyłów szkodliwych dla organizmów. Zanieczyszczeniu
ulega powietrze, następnie gleba i woda. Podejmowane są działania, w celu uzyskania energii
w inny sposób, taki który będzie przyjazny dla środowiska.
Do nowych, mało uciążliwych dla środowiska technologii wytwarzania energii
elektrycznej zalicza się technologie oparte na wykorzystaniu następujących źródeł energii
pierwotnej: słonecznej, wiatru, geotermicznej, fal i pływów morskich (przypływów
i odpływów), biomasy, magnetohydrodynamicznej (MHD), ogniw paliwowych. Rozwiązania
wykorzystujące odnawialne źródła energii, zwłaszcza wiatru i wody, są w Polsce stosowane,
jednak ilość energii uzyskiwana z tych źródeł jest jeszcze bardzo mała. Obecnie w Polsce
eksploatuje się około 350 elektrowni wodnych o sumarycznej mocy 2020 MW.
W eksploatacji jest także kilkaset instalacji słonecznych (przeznaczonych do suszenia płodów
rolnych oraz grzania wody na coraz większą skalę), kilkadziesiąt elektrowni wiatrowych,
ciepłownie geotermalne (na przykład Pyrzyce w woj. szczecińskim i w Bańskiej Niżnej na
Podhalu), kilkanaście kotłowni spalających słomę, kilkanaście biogazowni (wykorzystujących
metanową fermentację gnojowicy, obornika lub odpadów komunalnych). Według ocen, w tej
grupie źródeł największą rolę odgrywać mogą energetyczne zasoby naszych rzek.
Najczystszym z paliw naturalnych jest gaz ziemny, podczas jego spalania nie powstaje
dwutlenek siarki, sadza i popiół, a ilość CO2, licząc na jednostkę uzyskiwanej energii, jest
prawie dwa razy mniejsza w stosunku do węgla. Podstawowe znaczenie dla wytwarzania
„czystej” energii ma więc wprowadzenie gazu ziemnego do produkcji energii elektrycznej.
Planuje się, że 30% energii do roku 2020 będzie w Polsce pozyskiwane z gazu ziemnego. Jest
to jednak niewystarczające do spełnienia wymogu stabilizacji poziomu emisji CO2
i innych gazów zanieczyszczających powietrze.
Mówiąc o alternatywnych źródłach energii należy też wspomnieć o energii jądrowej.
Elektrownie jądrowe nie degradują wprawdzie środowiska przez emisję do atmosfery
szkodliwych pyłów i gazów, ale przeciwko nim przemawiają awarie reaktorów jądrowych
(1979 r. – Three Mile Island, 1986 r. – Czarnobyl) oraz problem składowania
i zagospodarowania radioaktywnych odpadów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
41
4.7.2. Pytania sprawdzające
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie zasoby przyrody zaliczamy do odnawialnych i nieodnawialnych?
2. Jakie znasz niekonwencjonalne źródła energii?
3. Jaki wpływ na środowisko ma produkcja energii z niekonwencjonalnych źródeł?
4. Jaki jest wpływ na środowisko produkcji energii z węgla i ropy naftowej?
5. Jakie są plusy i minusy elektrowni jądrowej?
4.7.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Wykonaj portfolio na temat „Niekonwencjonalne źródła energii”.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
W ciągu 2 tygodni zgromadzić materiały dotyczące niekonwencjonalnych źródeł energii
(mogą to być: wycinki z gazet, nagrania na taśmie magnetofonowej, materiały z Internetu,
zdjęcia). Po upływie wyznaczonego terminu przedstawić zgromadzone informacje
w dowolny sposób.
Wyposażenie stanowiska pracy:
– Materiały zebrane osobiście przez ucznia.
Ćwiczenie 2
Przygotuj prezentację w programie „Microsoft PowerPoint” na temat: Niekonwencjonalne
źródła energii.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) w dwuosobowej grupie przygotować prezentację na temat niekonwencjonalnych źródeł
energii w programie Power Point na podstawie materiałów zebranych podczas realizacji
projektu portfolio lub z Internetu,
2) dokonać prezentacji.
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
dostęp do komputera i Internetu, rzutnik multimedialny.
Ćwiczenie 3
Omów wpływ produkcji energii na środowisko.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie powinieneś:
1) na podstawie zebranych wiadomości ustalić plusy i minusy różnych źródeł energii,
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
42
2) po dyskusji w grupie podać argumenty na temat jaki wpływ na środowisko ma produkcja
energii w konwencjonalny i niekonwencjonalny sposób,
3) zapisać wnioski z dyskusji.
–
Wyposażenie stanowiska pracy:
dostępne źródła – informacje wcześniej zgromadzone.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
1) zdefiniować niekonwencjonalne źródła energii?
2) zdefiniować nieodnawialne źródła energii?
3) wymienić odnawialne źródła energii?
4) podać alternatywne źródła energii?
5) omówić różne sposoby otrzymywania energii?
6) zaproponować sposoby oszczędzania energii?
7) podać alternatywne źródła energii?
8) wskazać możliwości pozytywnego wykorzystania
alternatywnych źródeł energii?
9) ustalić wady i zalety różnych źródeł energii?
10) korzystać z różnych źródeł wiedzy?
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
43
Tak
Nie




















5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ
INSTRUKCJA DLA UCZNIA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Przeczytaj uważnie instrukcję.
Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
Test zawiera 10 pytań dotyczących ochrony powietrza przed zanieczyszczeniami.
Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi:
– w pytaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź X, w przypadku
pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić
odpowiedź prawidłową,
– w pytaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczonym polu,
– w zadaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy,
– w niektórych zadaniach musisz udzielić dłuższych odpowiedzi według polecenia.
Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż rozwiązanie na
później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. Trudności mogą przysporzyć Ci
niektóre pytania, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Nauczyciel poinformuje Cię ile masz czasu na rozwiązanie testu.
Powodzenia
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
44
ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH
1. Co nazywamy emisją?
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
2. Kto wydaje decyzję o dopuszczalnej emisji .......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
3. Źródła emisji ................ to otwarte zbiorniki cieczy. Mogą to być jeziora, morza lub
powierzchnia Ziemi, wydzielające do atmosfery parę wodną, osadniki ściekowe
z rozpuszczonymi zanieczyszczeniami gazowymi ulatniającymi się do atmosfery, a także
obszary pustynne emitujące pył w wyniku działania wiatru, bagna, hałdy.
4. Do alternatywnych źródeł energii nie należy:
a)
b)
c)
d)
ropa naftowa,
energia wiatru,
energia słoneczna,
energia wody.
5. Jednym z zanieczyszczeń powietrza występującym w dużych ilościach jest SO2.
W celu pochłonięcia SO2 zawartego w próbce powietrza należy ją przepuścić przez
płuczkę zawierającą roztwór
a)
b)
c)
d)
woda,
NaOH,
NaCl,
HCl .
6. Wyjaśnij jakie zjawiska wykorzystywane są podczas usuwania zanieczyszczeń pyłowych
...................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................
7. Przyporządkuj poszczególne urządzenia do opisu ich zastosowania.
I Cyklon
A W urządzeniu tym odpylanie zachodzi na zasadzie działania
pola elektrycznego, gdzie ujemnie naładowane ziarna pyłu
poruszają się w kierunku elektrody dodatniej i osadzają się na niej.
II Skruber
B Materiałem filtracyjnym są tkaniny lub włókniny naturalne oraz
sztuczne. Często ich zastosowanie wymaga wstępnego odpylenia
gazów.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
45
III Odpylacz tkaninowy
C Służy do odpylania powietrza na sucho. Urządzenie to działa
wskutek ruchu wirowego, a ziarna pyłu pod wpływem siły
odśrodkowej zostają odrzucone na jego zewnętrzne ścianki.
D Jest urządzeniem odpylającym na mokro. Wtryśnięte kropelki
wody zostają porwane przez strumień gazu z dużą prędkością,
gdzie opadają na ziarna pyłu.
I ......
II .......
III ....
8. Porównaj zasadę działania mechanicznych
z urządzeniami odpylającymi mokrymi:
urządzeń
odpylających
suchych
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
9. Określ trzy kryteria, którymi będziesz się kierować podczas wyboru metody odpylania:
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
10. Zaproponuj pięć sposobów jak należy unieszkodliwiać gazy odlotowe i eliminować pyły
z powietrza:
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
¾ ...........................................................................................................................................
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
46
KARTA ODPOWIEDZI
Imię i nazwisko ...........................................................................................................................
Ochrona powietrza przed zanieczyszczeniami
Zakreśl poprawną odpowiedź, wpisz brakujące części zdania lub odpowiedz na pytanie.
Numer
zadania
1
Odpowiedź
Punkty
2
3
4
a
b
c
d
5
a
b
c
d
6
7
I......
II.....
III.....
8
9
10
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
47
6. LITERATURA
1. Czaja S.: Globalne zmiany klimatyczne. Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko,
Białystok 1998
2. Czubaj R., Janiec K.: Tablice przyrodnicze. MAC Edukacja S.A., Kielce 2002
3. Dobrzański G. in.,: Ochrona środowiska przyrodniczego. Wydawnictwo Ekonomia
i Środowisko, Białystok 1997
4. Fałtynowicz W.: Monitoring powietrza – porosty jako biowskaźniki zanieczyszczenia.
FCEEW, Krosno 1994
5. Gomółka E., Szaynok A.: Chemia wody i powietrza. Oficyna Wydawnicza Politechniki
Wrocławskiej, Wrocław 1997.
6. Häfner M.: Ochrona środowiska – księga eko-testów do pracy w szkole i w domu. Polski
Klub Ekologiczny.,Kraków 1993
7. Hłuszyk H., Stankiewicz A.: Słownik szkolny – ekologia WsiP, Warszawa 1996
8. Iwanek I., Jarosławski J., Mitosek G., Skotak K.: Wskazówki dotyczące monitoringu
jakości powietrza w Polsce. Główny Inspektor Ochrony Środowiska, Warszawa 2003
9. Juda J.; Chróściel S.: Ochrona powietrza atmosferycznego. Wydawnictwo NaukowoTechniczne, Warszawa 1974
10. Korczak W.C.: Higiena – podręcznik dla szkół medycznych. Wydawnictwo Lekarskie
PZWL, Warszawa 1998
11. Kozak D., Chmiel B., Niećko J.: Ochrona środowiska – podręcznik do ćwiczeń
terenowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie – Skłodowskiej, Lublin 2001
12. Normy dotyczące ochrony środowiska
13. Olaczek R.: Słownik szkolny – ochrona przyrody i środowiska. WSiP, Warszawa 1999
14. Powietrze i jego zanieczyszczenie – pakiet edukacyjny. Jangar, Warszawa 2000
15. Powietrze istnieniem życia na Ziemi. Zarząd Okręgu LOP w Szczecinie, Szczecin 2005
16. Pyłka-Gutkowska E.: Ekologia z ochroną środowiska. Wydawnictwo Oświata, Warszawa
1998
17. Kurnatowska A. (red.): Ekologia i jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa–Łódź 1997
18. Prandecka B. (red.): Interdyscyplinarne podstawy ochrony środowiska przyrodniczego.
Wyd. im. Ossolińskich, Wrocław–Warszawa–Kraków 1993
19. Skorupski W.: Ochrona Powietrza atmosferycznego. Pomiary stężeń zanieczyszczeń w
powietrzu atmosferycznym. Ośrodek Doskonalenia Kadr Kierowniczych Ochrony
Środowiska, Dębe 1979
20. Stan środowiska w województwie świętokrzyskim w roku 2003. Raport Biblioteka
Monitoringu Środowiska, Kielce
21. Stankiewicz M., Wawrzyniak-Kulczyk M.: Poznaj zbadaj. Chroń środowisko w którym
żyjesz, WSiP 1997
22. Warych J.: Oczyszczanie gazów. Procesy i aparatura. Wyd. Nauki i Techniki, Warszawa
1998
23. Wiśniewski H., Kowalewski G.: Ekologia z ochroną i kształtowaniem środowiska.
AGHEN, Warszawa 2000
24. Wojciechowski I.: Ekologiczne podstawy kształtowania środowiska. PWN, Warszawa
1987
25. Woś A.: Meteorologia dla geografów. PWN, Warszawa 2000
26. Żukowski P.: Degradacja i ochrona atmosfery. Wydawnictwo Oświatowe FOSZE,
Rzeszów 1996
27. www.imgw.pl
28. www.wsip.com.pl
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
48
29. www.wsse.gda.pl/Dzial-nadzoru/H-Pracy/ndsndn.html
30. www.ciop.pl/6558.html
31. www.rec.org.pl/prtr/prtr.html
32. www.bhp.com.pl/definicje/main.htm
33. www.wentylacja.com.pl/technologie/technologie.asp?/D=1848
34. www.ecp.wroc.pl
35. http://eea.eu.int.
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
49

Podobne dokumenty