Control y tratamiento de gases nocivos
6.5.1 Normas de calidad del medio ambiente atmosférico
La formulación de normas de protección del medio ambiente atmosférico y normas de medio ambiente atmosférico es la base científica y el medio para implementar la gestión, el control y el tratamiento de los gases nocivos del medio ambiente atmosférico. .
6.5.1.1 Tipos de regulaciones de protección del medio ambiente atmosférico y estándares de medio ambiente atmosférico
Los países de todo el mundo han formulado varias regulaciones de protección del medio ambiente atmosférico y estándares de medio ambiente atmosférico en función de sus propias condiciones reales. China promulgó la Ley de Protección Ambiental de la República Popular China el 26 de febrero de 1989 y la Ley de Control y Prevención Atmosférica de la República Popular China el 5 de septiembre de 1987, que han desempeñado un papel importante en la protección del medio ambiente atmosférico.
Las normas ambientales atmosféricas se pueden dividir en: normas de calidad ambiental atmosférica, normas de concentración de sustancias nocivas en la atmósfera, normas de emisión de contaminantes atmosféricos y normas técnicas de control de la contaminación atmosférica. Según su ámbito de aplicación, se pueden dividir en normas nacionales, normas locales y normas industriales. China ha formulado y anunciado sucesivamente los "Estándares de calidad ambiental atmosférica", "La concentración máxima permitida de sustancias peligrosas en el aire en áreas residenciales", "La concentración máxima permitida de sustancias peligrosas en el aire en el lugar de trabajo" y "Estándares de prueba". para las emisiones industriales de los "tres desechos".
6.5.1.2 Estándares de calidad del medio ambiente atmosférico de China
Los estándares de calidad del medio ambiente atmosférico de China se dividen en los siguientes tres niveles.
Estándar de primer nivel: Protege la ecología natural y la salud de las personas, y no tiene efectos nocivos sobre la calidad del aire bajo exposición prolongada.
Estándares de segundo nivel: Requisitos de calidad del aire que no causarán daños bajo exposición a corto y largo plazo con el fin de proteger la salud de las personas, los animales y las plantas en las ciudades y zonas rurales.
Norma Nivel III: Los requisitos de calidad del aire protegen a las personas de intoxicaciones agudas y crónicas y del crecimiento normal de animales y plantas urbanas (excepto personas sensibles).
Los límites de concentración estándar de tres niveles de contaminantes del aire se muestran en la Tabla 6.10.
Tabla 6.10 Estándar de nivel 3 para contaminantes del aire (GB3095-82)
6.5.1.3 Índice de contaminación del aire
El índice de contaminación del aire es el estándar para muchos países desarrollados. o países desarrollados del mundo. Un método para evaluar la calidad del aire ambiente en una región. Procesa una serie de datos complejos de monitoreo de la calidad del aire de una manera determinada y los convierte en un formato que sea fácil de entender y dominar para las personas.
De acuerdo con las regulaciones unificadas de la Administración Estatal de Protección Ambiental, la calidad del aire de mi país se divide en los siguientes cinco niveles:
(1) Cuando el valor API es 0 ~ 50, el nivel de calidad del aire es Nivel 1. La calidad del aire es excelente.
(2) Cuando 2) el valor API está entre 51 ~ 100, el nivel de calidad del aire es Nivel 2 y la calidad del aire es buena.
(3) Cuando 3) el valor API es 101 ~ 200, el nivel de calidad del aire es nivel III y el aire está ligeramente contaminado.
(4) Cuando el valor API de 4) es 201 ~ 300, el nivel de calidad del aire es nivel IV y el aire está moderadamente contaminado. En este momento, tendrá un impacto significativo en personas con constituciones sensibles, y la población en general también podrá experimentar síntomas como molestias oculares, asma, tos y exceso de flema.
(5) Cuando el valor 5) API es superior a 300, el nivel de calidad del aire es V, lo que indica una contaminación grave. En este momento, las personas sanas también tendrán síntomas evidentes, su tolerancia al ejercicio se reducirá y algunas enfermedades pueden aparecer temprano, por lo que deben evitar las actividades al aire libre.
Muchas ciudades de China publican el estado de la calidad del aire en forma de "Informe semanal sobre la calidad del aire". Por ejemplo, del 27 de febrero al 5 de marzo de 1998, el índice de contaminación del aire de Beijing fue 203, la calidad del aire fue de nivel cuatro y el principal contaminante fueron los óxidos de nitrógeno. Consulte la Tabla 6.11 para obtener más detalles. Otro ejemplo es 1998.
Del 20 al 26 de marzo, el índice de contaminación del aire en las principales ciudades del país fue: Beijing 138, Changchun 89, Changsha 92, Chongqing 97, Dalian 63, Fuzhou 47, Guangzhou 166, Hangzhou 74, Harbin 74, Hefei 60, Jinan 103. . Shenyang 100, Shenzhen 82, Suzhou 55, Shijiazhuang 192, Tianjin 108, Wuhan 84, Xiamen 46, Zhengzhou 194, Zhuhai 112. La calidad del aire en la mayoría de las ciudades ha sido relativamente buena esta semana, debido a la influencia de una fuerte corriente de aire frío, que ha provocado lluvias y nieve generalizadas. Sólo Beijing bajó 56 desde 194 la semana pasada. Recientemente, algunas ciudades de China han publicado las condiciones diarias de calidad del aire en forma de "Air Quality Daily".
Tabla 6.11 Informe Semanal sobre la Calidad del Aire de Beijing (27 de febrero al 5 de marzo de 1998)
6.5.2 Principales formas de controlar las emisiones de gases nocivos
Para controlar las fuentes de contaminación del aire, debemos resolver el problema de las vías de emisión de gases nocivos. La producción humana y las actividades de vida inevitablemente emitirán gases nocivos. Los métodos de emisión razonables pueden reducir la concentración de gases nocivos y reducir la contaminación del aire. Existen muchas formas de controlar las emisiones de gases nocivos, las principales son las siguientes.
6.5.2.1 Planificación integral y diseño racional
Basados en la coordinación de la relación entre el desarrollo económico y la protección del medio ambiente, la planificación integral y el diseño racional de las instalaciones de producción y vivienda en una región son la clave. para controlar los gases nocivos. Si la industria en un área está demasiado concentrada y la cantidad de emisiones contaminantes es demasiado grande, la concentración de gases nocivos en el área será demasiado alta, que no se diluirá fácilmente ni se difundirá rápidamente, y causará daños fácilmente. Por lo tanto, las industrias deben diseñarse de manera racional; las condiciones topográficas que favorezcan la difusión de contaminantes deben considerarse en la selección del sitio; las fábricas deben ubicarse en áreas a favor del viento en la dirección dominante del viento de la ciudad, y las fábricas con relaciones de cooperación deben ubicarse juntas para reducir las emisiones de escape. Debe haber una cierta distancia entre el área de la fábrica y la sala de estar. La ecologización del interior puede reducir el daño de los gases nocivos.
Calefacción urbana y calefacción central en 6.5.2.2
En comparación con las estufas repartidas en miles de hogares, la calefacción central mejorará en gran medida la eficiencia de la calefacción y reducirá en gran medida los efectos nocivos. Generalmente, la eficiencia de la caldera se puede mejorar en un 30. Según estimaciones, para la misma tonelada de carbón, el uso disperso por parte de los residentes produce de 1 a 2 veces más humo y polvo, y de 3 a 4 veces más polvo flotante que el uso industrial concentrado.
6.5.2.3 Seleccionar un modo de emisión que favorezca la difusión de gases nocivos.
Los diferentes métodos de emisión tienen diferentes efectos de difusión del humo. El uso de altas emisiones de chimeneas puede propagar gases nocivos a un rango cada vez más amplio y reducir la concentración de gases nocivos en el suelo cerca de la fuente de contaminación. La otra es la emisión colectiva, es decir, varios (generalmente de 2 a 4) dispositivos de extracción de humo se concentran en una chimenea para su emisión, lo que puede aumentar la velocidad de extracción de humo en la boca de la chimenea y tener un buen efecto de difusión.
6.5.2.4 cambió la composición de la combustión.
Reemplazar el carbón por gas limpio o combustibles líquidos puede reducir significativamente la concentración de partículas y gases nocivos en la atmósfera. Cambiar la composición del combustible es una solución directa al problema de los contaminantes y, por tanto, es una forma eficaz de controlar y prevenir la contaminación del aire.
6.5.2.5 Reformar el proceso productivo y aprovechar integralmente los gases residuales.
Al mejorar el proceso de combustión, se puede mejorar al máximo la eficiencia de la combustión y reducir al máximo la emisión de gases nocivos. Por ejemplo, la transformación tecnológica de calderas y equipos de combustión antiguos y la mejora de los motores y combustibles de los automóviles pueden reducir las emisiones de escape. Durante el proceso de producción, intente utilizar el gas residual emitido por un tipo de producción como materia prima para otro tipo de producción para lograr el doble beneficio de reducir las emisiones contaminantes y convertir los residuos en un tesoro.
6.5.2.6 Desarrollar nuevas fuentes de energía.
La energía solar, la energía eólica, la energía hidráulica, la energía geotérmica, la energía mareomotriz, la biomasa, etc. son en su mayoría fuentes de energía renovables y no habrá problemas ambientales causados por los combustibles fósiles durante su utilización. Aunque todavía existen algunos problemas en el desarrollo y utilización de algunas nuevas fuentes de energía, esta es la dirección del desarrollo energético futuro.
6.5.3 Introducción de medidas técnicas para controlar determinadas emisiones de gases nocivos
Control del dióxido de azufre
En la actualidad existen tres métodos principales para controlar el SO2: Desulfuración de gases de combustión, desulfuración de combustibles y desulfuración por combustión.
Desulfuración de los gases de combustión
Hay muchas formas de eliminar el SO2 de los gases de combustión. Dependiendo de la concentración de SO2 en los gases de combustión, los métodos y procesos de tratamiento también son diferentes. Su principio es convertir el dióxido de azufre en productos químicos útiles o fertilizantes tras las reacciones adecuadas.
Para gases de combustión de SO2 de alta concentración, el SO2 generalmente se cataliza para generar ácido sulfúrico para su reciclaje:
Geología e ingeniería ambiental
Para gases de combustión de SO2 de baja concentración Gas, se puede utilizar los siguientes métodos.
(1) Método del amoniaco. Utilice amoníaco para absorber SO2 en los gases de cola y luego agregue ácido sulfúrico concentrado para el tratamiento para generar sulfato de amonio y SO2 de alta concentración. El sulfato de amonio se puede utilizar como fertilizante y el SO2 en alta concentración se puede reciclar a la planta de ácido sulfúrico para producir ácido sulfúrico nuevamente.
(2) Método del calcio (método de la leche de cal). Este método utiliza hidróxido de calcio o carbonato de calcio para absorber el gas de cola SO2 para la desulfuración y produce yeso como subproducto. Debido a que la piedra caliza está ampliamente distribuida, este es un método antiguo que se usa ampliamente.
(3) Método del carbón activado. Utilizando la actividad y la gran superficie específica del carbón activado, el SO2 de los gases de combustión reacciona con el oxígeno y el vapor de agua de la superficie del carbón activado para generar ácido sulfúrico, que se absorbe. Luego se introducen gases reductores térmicos como monóxido de carbono e hidrógeno para desorber el SO2.
Desulfurización del combustible
La desulfuración del combustible se logra durante el proceso de lavado y conversión del carbón. Si se utiliza la separación por gravedad, el contenido de azufre del carbón crudo separado se puede reducir entre un 40 y un 90%. Para controlar las emisiones de SO2, países como Japón, Reino Unido y Canadá lavan todo el carbón térmico. La tasa de lavado del carbón en bruto en mi país es solo del 17,7. La gasificación o licuefacción directa del carbón, es decir, la descarbonización o hidrogenación del carbón para cambiar su proporción original de hidrocarburos, puede convertir el carbón en un combustible secundario limpio.
6.5.3.1.3 Desulfuración por combustión
La desulfuración por combustión adopta tecnología de combustión en lecho fluidizado. En este método, se inyecta un medio fluido de cal o dolomita en el horno y se quema con partículas de carbón en múltiples etapas en el horno y se elimina el SO2 en forma de sulfato de calcio. Este método de combustión no sólo puede eliminar SO2, sino que también reduce las emisiones de óxido de nitrógeno debido a su baja temperatura de combustión, por lo que ha llamado la atención.
6.5.3.2 Control de óxidos de nitrógeno
Existen muchos métodos para controlar los óxidos de nitrógeno, que se pueden dividir en dos categorías: métodos secos y métodos húmedos. Entre los métodos aplicados, se pueden dividir en método de reducción catalítica, método de absorción de líquidos y método de adsorción de sólidos.
Método de reducción catalítica
El método de reducción catalítica reduce los óxidos de nitrógeno a nitrógeno inofensivo bajo la acción de un catalizador, logrando así el propósito de decolorar los gases de escape y eliminar la contaminación. Dependiendo del catalizador, se puede dividir en reducción catalítica selectiva y reducción catalítica no selectiva.
La reducción catalítica selectiva es la reducción selectiva de los óxidos de nitrógeno en los gases de escape bajo la acción catalítica del platino o el cobre. Por ejemplo, se elige amoníaco como agente reductor para reaccionar selectivamente con los óxidos de nitrógeno del gas:
Geología e ingeniería ambiental
Pero el amoníaco no reacciona con el nitrógeno del gas.
El método de reducción catalítica no selectiva utiliza metales preciosos como catalizadores para reaccionar con agentes reductores para reducir conjuntamente los óxidos de nitrógeno y el oxígeno en los gases de escape para generar nitrógeno, agua y dióxido de carbono. Por ejemplo, utilizando metano como agente reductor y platino como catalizador, la reacción es la siguiente:
Geología e ingeniería ambiental
Método de absorción de líquidos
Uso carbonato de sodio e hidróxido de sodio, lechada de cal o solución de amoníaco para absorber los gases de escape de óxido de nitrógeno. Por ejemplo, el carbonato de sodio se usa para absorber óxidos de nitrógeno. La fórmula de reacción es la siguiente:
Geología e ingeniería ambiental
En la reacción, dado que el NO es insoluble en agua, la velocidad. La absorción de álcali es sólo proporcional a la del NO2. Será muy alta cuando la proporción sea la correcta. Generalmente, cuando NO:NO2=1:1, la tasa es la más alta.
Método de adsorción sólida
Utilice adsorbentes sólidos, como carbón activado, gel de sílice, varios tipos de tamices moleculares, turba, etc. , las moléculas de óxido de nitrógeno, las moléculas de agua y las moléculas de oxígeno se adsorben selectivamente, lo que provoca reacciones químicas para generar ácido nítrico. Esto no sólo elimina la contaminación sino que también recupera los óxidos de nitrógeno, lo que es un método mejor.
6.5.3.3 Purificación de los gases de escape de los automóviles
Los gases de escape de los automóviles son una de las principales fuentes de gases nocivos, entre ellos el monóxido de carbono, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre. La composición de las emisiones de los vehículos varía mucho según el combustible (gasolina, diésel) y las condiciones de transporte. Tomando como ejemplo los vehículos de gasolina, la purificación de los gases de escape se divide en tres aspectos: pretratamiento (como la gasolina sin plomo), purificación interna (como la mejora del sistema de combustible, sistema de encendido y sistema de suministro de combustible) y posprocesamiento (como el uso de reactores térmicos, reacción de catálisis). Tras este proceso de purificación se pueden reducir los niveles de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno en los gases de escape.
6.5.3.4 Control de clorofluorocarbonos
Los clorofluorocarbonos se emiten principalmente durante la producción y el uso de aerosoles como refrigerantes, agentes espumantes y disolventes, como refrigeradores, aires acondicionados. extintores, etcétera. Se puede controlar mediante los siguientes métodos:
(1) Mejorar la eficiencia de utilización y reducir las pérdidas operativas es la forma más sencilla de reducir las emisiones de CFCS. En Estados Unidos, alrededor de dos tercios del CFC-12 se utilizan en acondicionadores de aire para automóviles, y el 30% se pierde por fugas. Se pueden tomar medidas como fortalecer los sellos y válvulas y reducir el número de juntas para reducir las fugas. Cuando se utiliza un compresor alternativo en un refrigerador, su consumo de CFC es de solo 1/3 ~ 1/2 del de un compresor rotativo.
(2) La recuperación y el reciclaje también son los principales métodos para reducir las emisiones de CFC. La mayor parte del CFC11 utilizado para fabricar espuma flexible se pierde por evaporación durante el proceso de producción y el 50% se puede recuperar a través de filtros de carbón. En el caso del CFC-12, que se utiliza para fabricar espuma sólida, una tecnología similar también podría reducir las emisiones a la mitad.
(3) Mejorar el uso de CFCS. Algunos productos con CFC representan una amenaza pequeña o nula para la capa de ozono y pueden reemplazar al CFC-11 y al CFC-12 hasta cierto punto. El CFC-22 se ha utilizado para degradarse rápidamente en la atmósfera y su pérdida de ozono es sólo 1/5 del CFC-12. Por lo tanto, el CFC-22 puede reemplazar al CFC-12 en acondicionadores de aire y refrigeradores.
(4) Intente encontrar otros productos para reemplazar o reducir el uso de CFCS. Por ejemplo, la capa aislante de espuma plástica utilizada en la capa exterior de refrigeradores y congeladores está hecha de CFC-11. Hay varios materiales de aislamiento avanzados disponibles como alternativas, como aislamiento hecho de tiras de vacío que contienen polvo fino, paneles de vacío hechos de silicona o sistemas de vacío hechos de carcasas metálicas al vacío.
Además de las principales formas mencionadas anteriormente de controlar las emisiones de gases nocivos y controlar las medidas técnicas, la forestación y la ecologización del medio ambiente también son medidas importantes para purificar la atmósfera. Las plantas no sólo tienen la función de regular el clima, mantener la humedad del aire y prevenir la erosión del suelo, sino que también tienen la función de purificar el aire. Las principales manifestaciones son: ① Las plantas verdes absorben CO2 y liberan oxígeno a través de la fotosíntesis para mantener el equilibrio de oxígeno y dióxido de carbono en la atmósfera. Por ejemplo, un bosque de 10 m2 puede absorber el CO2(2) exhalado por una persona día y noche. Las plantas pueden purificar muchos gases nocivos de la atmósfera. Por ejemplo, 1 m2 de criptomeria puede absorber 0,07 kg de SO2 y 1 km2 de alfalfa puede reducir más de 60 t de SO2 en el aire cada año. ③Las plantas, especialmente los árboles, tienen una gran capacidad para bloquear, filtrar y absorber el polvo. Por ejemplo, la tasa de bloqueo de polvo del ciprés es de 12,8 y la tasa de bloqueo de polvo de la langosta negra es de 17,58 (4) Los árboles verdes tienen una fuerte capacidad de esterilización y desinfección; y puede reducir eficazmente los efectos que causan el polvo en la atmósfera y el contenido de gérmenes. Por lo tanto, la ecologización a gran escala es una medida importante para controlar los peligros de los gases nocivos.