Fundamentos teóricos de la ecología y la protección del medio ambiente. IV. Propiedades de adhesión de las partículas. Estructura de los gases industriales
Fundamentos teóricos de los procesos tecnológicos de protección ambiental
1. Características generales de los métodos de protección medioambiente de la contaminación industrial
La protección del medio ambiente es una parte integral del concepto de desarrollo sostenible de la sociedad humana, lo que significa un desarrollo continuo a largo plazo que satisfaga las necesidades de las personas que viven hoy sin comprometer la satisfacción de las necesidades de las generaciones futuras. El concepto de desarrollo sostenible no se puede realizar si no se desarrollan programas de acción específicos para prevenir la contaminación ambiental, que también incluyen desarrollos organizacionales, técnicos y tecnológicos para el desarrollo de tecnologías de ahorro de recursos, energía y bajo desperdicio, reducción de emisiones de gases y vertidos líquidos, tratamiento y eliminación de residuos domésticos, reducción del impacto energético en el medio ambiente, mejora y uso de medios de protección ambiental.
Los métodos organizativos y técnicos de protección ambiental se pueden dividir en métodos activos y pasivos. Los métodos activos de protección ambiental son soluciones tecnológicas para la creación de tecnologías que ahorran recursos y generan pocos residuos.
Los métodos pasivos de protección ambiental se dividen en dos subgrupos:
ubicación racional de las fuentes de contaminación;
localización de fuentes de contaminación.
La ubicación racional implica una ubicación territorial racional de las instalaciones económicas, lo que reduce la carga sobre el medio ambiente, y la localización es esencialmente una flegmatización de las fuentes de contaminación y un medio para reducir sus emisiones. La localización se logra mediante el uso de varias tecnologías ambientales, sistemas tecnicos y dispositivos
Muchas tecnologías ambientales se basan en transformaciones físicas y químicas. En los procesos físicos, solo cambian la forma, el tamaño, el estado de agregación y otras propiedades físicas de las sustancias. Su estructura y composición química se guardan Los procesos físicos dominan en los procesos de recolección de polvo, los procesos de absorción física y adsorción de gases, tratamiento de aguas residuales de impurezas mecánicas, y en otros casos similares. Los procesos químicos cambian la composición química de la corriente tratada. Con su ayuda, los componentes tóxicos de las emisiones de gases, los desechos líquidos y sólidos y las aguas residuales se convierten en no tóxicos.
Los fenómenos químicos en los procesos tecnológicos a menudo se desarrollan bajo la influencia de Condiciones externas(presión, volumen, temperatura, etc.) en el que se implementa el proceso. En este caso, hay transformaciones de unas sustancias en otras, un cambio en su superficie, propiedades interfaciales y una serie de otros fenómenos de naturaleza mixta (física y química).
El conjunto de procesos químicos y físicos interrelacionados que ocurren en una sustancia material se denomina fisicoquímico, límite entre los procesos físicos y químicos. Los procesos físicos y químicos son ampliamente utilizados en tecnologías ambientales (recolección de polvo y gas, tratamiento de aguas residuales, etc.).
Un grupo específico está formado por procesos bioquímicos: transformaciones químicas que ocurren con la participación de entidades vivientes. Los procesos bioquímicos forman la base de la vida.
todos los organismos vivos de la flora y la fauna. Una parte significativa de la producción agrícola y la industria alimentaria, como la biotecnología, se basa en su uso. El producto de las transformaciones biotecnológicas que ocurren con la participación de microorganismos son sustancias de naturaleza inanimada. En los fundamentos teóricos de la tecnología de protección ambiental, con base en las leyes generales de la química física y coloidal, la termodinámica, la hidrodinámica y la aerodinámica, se estudia la esencia físico-química de los principales procesos de las tecnologías ambientales. Tal enfoque de sistemas a los procesos ambientales nos permite hacer generalizaciones sobre la teoría de tales procesos, para aplicarles un enfoque metodológico unificado.
Dependiendo de los principales patrones que caracterizan el curso de los procesos ambientales, estos últimos se dividen en los siguientes grupos:
mecánico;
hidromecánica;
transferencia de masa,
químico;
física y química;
procesos térmicos;
bioquímico;
Procesos complicados por una reacción química.
Los procesos de protección contra impactos energéticos, basados principalmente en los principios de reflexión y absorción del exceso de energía de los principales procesos tecnológicos gestión de la naturaleza.
A los procesos mecánicos, cuya base es impacto mecanico en materiales sólidos y amorfos, incluyen la molienda (trituración), selección (clasificación), prensado y mezcla de materiales a granel. La fuerza motriz de estos procesos son las fuerzas de presión mecánica o fuerza centrífuga.
A los procesos hidromecánicos, cuya base es la acción hidrostática o hidromecánica sobre medios y materiales,
incluyen mezcla, sedimentación (precipitación), filtración, centrifugación. La fuerza impulsora detrás de estos procesos es la presión hidrostática o fuerza centrífuga.
Los procesos de transferencia de masa (difusión), en los que, junto con la transferencia de calor, la transición de una sustancia de una fase a otra debido a la difusión juega un papel importante, incluyen absorción, adsorción, desorción, extracción, rectificación, secado y cristalización. La fuerza impulsora de estos procesos es la diferencia en las concentraciones de la sustancia que se transfiere en las fases que interactúan.
Procesos químicos que ocurren con el cambio. propiedades físicas y la composición química de las sustancias de partida, se caracterizan por la transformación de unas sustancias en otras, un cambio en sus propiedades superficiales e interfaciales. Estos procesos incluyen los procesos de neutralización, oxidación y reducción. La fuerza impulsora detrás de los procesos químicos es la diferencia en los potenciales químicos (termodinámicos).
Los procesos físico-químicos se caracterizan por un conjunto interconectado de procesos químicos y físicos. Los procesos de separación física y química basados en transformaciones físicas y químicas de sustancias incluyen coagulación y floculación, flotación, intercambio iónico, ósmosis inversa y ultrafiltración, desodorización y desgasificación, métodos electroquímicos, en particular, limpieza eléctrica de gases. La fuerza impulsora de estos procesos es la diferencia entre los potenciales físicos y termodinámicos de los componentes separados en los límites de fase.
Los procesos térmicos, cuya base es un cambio en el estado térmico de los medios que interactúan, incluyen calentamiento, enfriamiento, evaporación y condensación. La fuerza impulsora de estos procesos es la diferencia de temperatura (potenciales térmicos) de los medios que interactúan.
Los procesos bioquímicos, que se basan en reacciones enzimáticas catalíticas de transformación bioquímica de sustancias durante la vida de los microorganismos, se caracterizan por la aparición de reacciones bioquímicas y la síntesis de sustancias a nivel de una célula viva. La fuerza impulsora de estos procesos es el nivel de energía (potencial) de los organismos vivos.
Esta clasificación no es rígida y sin cambios. En realidad, muchos procesos se complican por el flujo de procesos paralelos adyacentes. Por ejemplo, los procesos químicos y de transferencia de masa suelen ir acompañados de procesos térmicos. Por lo tanto, la rectificación, el secado y la cristalización se pueden atribuir a procesos combinados de transferencia de calor y masa. Los procesos de absorción y adsorción suelen ir acompañados de transformaciones químicas. Los procesos químicos de neutralización y oxidación pueden considerarse simultáneamente como procesos de transferencia de masa. Los procesos bioquímicos van acompañados simultáneamente de transferencia de calor y masa, y los procesos fisicoquímicos van acompañados de procesos de transferencia de masa.
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INSTITUCIÓN EDUCATIVA DEL ESTADO DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROFESIONAL
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL ESTADO DE MOSCÚ "STANKIN"
FACULTAD DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SEGURIDAD DE VIDA
Doctor en Física y Matemáticas. ciencias, profesor
M.YU.KHUDOSHINA
FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE LA PROTECCIÓN AMBIENTAL
NOTAS DE LECTURA
MOSCÚ
Introducción.
Métodos de protección del medio ambiente. Ecologización de la producción industrial
Métodos y medios de protección del medio ambiente.
La estrategia de protección ambiental se basa en el conocimiento objetivo de las leyes de funcionamiento, relaciones y dinámicas de desarrollo de los elementos constitutivos del medio ambiente. Se pueden obtener a través investigación científica en el marco de diversos campos del conocimiento - ciencias naturales, matemáticas, económicas, sociales, públicas. Sobre la base de las regularidades obtenidas, se desarrollan métodos para proteger el medio ambiente. Se pueden dividir en varios grupos:
Métodos de propaganda
Estos métodos están dedicados a promover la protección de la naturaleza y sus elementos individuales. El propósito de su aplicación es formar una perspectiva ecológica. Formas: oral, impresa, visual, radio y televisión. Para lograr la efectividad de la aplicación de estos métodos, se utilizan los desarrollos científicos en el campo de la sociología, la psicología, la pedagogía, etc.
Métodos legislativos
Las leyes fundamentales son la constitución, que fija las principales tareas y obligaciones de un ciudadano en relación con el medio ambiente, así como la Ley de... Protección legal la tierra es proporcionada por la legislación de tierras (Fundamentos ... La protección legal del subsuelo (legislación de subsuelo, Código de Subsuelo) establece la propiedad estatal del subsuelo, ...Métodos de organización
Estos métodos incluyen medidas organizativas estatales y locales destinadas a facilitar, desde el punto de vista de la protección del medio ambiente, la colocación en el territorio de empresas, producción y asentamientos, así como en la solución de problemas simples y complejos cuestiones ambientales y preguntas Los métodos organizativos aseguran la realización de actividades económicas y de otro tipo masivas, estatales o internacionales destinadas a crear condiciones ambientales efectivas. Por ejemplo, el traslado de la explotación maderera de la parte europea a Siberia, la sustitución de la madera por hormigón armado y el ahorro de recursos naturales.
Estos métodos se basan en análisis de sistemas, teoría de control, modelado de simulación, etc.
Métodos técnicos
Determinan el grado y tipos de impacto sobre el objeto de protección o sus condiciones circundantes para estabilizar el estado del objeto, incluyendo:
- Cese del impacto sobre los objetos protegidos (orden, conservación, prohibición de uso).
Reducir y reducir la exposición (regulación), el volumen de uso, efectos dañinos mediante la limpieza de emisiones nocivas, regulación ambiental, etc.
· Reproducción de los recursos biológicos.
· Restauración de objetos de protección agotados o destruidos (monumentos naturales, poblaciones de plantas y animales, biocenosis, paisajes).
· Fortalecimiento del uso (uso en la protección de poblaciones comerciales de reproducción rápida), rarefacción de poblaciones para reducir la mortalidad por enfermedades infecciosas.
· Cambio de formas de uso en la protección de bosques y suelos.
Domesticación (caballo de Przewalski, eider, bisonte).
· Cercado con vallas y redes.
· Varios métodos de protección del suelo contra la erosión.
El desarrollo de métodos se basa en desarrollos fundamentales, científicos y aplicados en el campo de las ciencias naturales, incluidas la química, la física, la biología, etc.
Métodos técnicos y económicos.
- Desarrollo y mejora de instalaciones de tratamiento.
- Implementación de industrias y tecnologías sin desperdicios y de bajo desperdicio.
- Métodos económicos: pagos obligatorios por contaminación ambiental; pagos por recursos naturales; multas por violación de la legislación ambiental; financiamiento presupuestario de programas ambientales estatales; sistemas de fondos ambientales estatales; seguro ambiental; un conjunto de medidas para el estímulo económico de la protección del medio ambiente .
Dichos métodos se desarrollan sobre la base de disciplinas aplicadas, teniendo en cuenta aspectos técnicos, tecnológicos y económicos.
Sección 1. Bases físicas de la depuración de gases industriales.
Tema 1. Indicaciones para la protección de la balsa de aire. Dificultades en la limpieza de gases. Características de la contaminación del aire.
Instrucciones de protección de cuencas de aire.
Medidas sanitarias - técnicas.
Instalación de equipos de limpieza de gases y polvo,
Instalación de tuberías ultra altas.
El criterio para la calidad del medio ambiente es la concentración máxima permisible (MAC).
2. Dirección tecnológica .
Creación de nuevos métodos para la preparación de materias primas, purificándolas de impurezas antes de ser involucradas en la producción,
Creación de nuevas tecnologías basadas en parte o en su totalidad
ciclos cerrados
Reemplazo de materias primas, reemplazo de métodos secos de procesamiento de materiales polvorientos por métodos húmedos,
Automatización de procesos productivos.
métodos de planificación.
Instalación de zonas de protección sanitaria, que están reguladas por GOST y códigos de construcción,
La ubicación óptima de las empresas, teniendo en cuenta la rosa de los vientos,
- eliminación de instalaciones de producción de tóxicos fuera de los límites de la ciudad,
Urbanismo racional,
Paisajismo.
Control y medidas prohibitivas.
Concentración máxima permitida,
Emisiones máximas permitidas,
Automatización del control de emisiones,
Prohibición de ciertos productos tóxicos.
Dificultades en la limpieza de gases.
El problema de la depuración de gases industriales se debe principalmente a las siguientes razones:
· Los gases son diversos en su composición.
Los gases tienen alta temperatura y mucho polvo.
· La concentración de las emisiones de ventilación y proceso es variable y baja.
El uso de plantas de limpieza de gases requiere su mejora continua
Características de la contaminación del aire.
En primer lugar, incluyen la concentración y la composición dispersa del polvo. Por lo general, el 33-77% del volumen de contaminación son partículas de hasta 1,5 de tamaño... Inversiones atmosféricas La estratificación normal de la temperatura está determinada por las condiciones en las que un aumento en la altura corresponde a una disminución...Tema 2. Requisitos para las instalaciones de tratamiento. Estructura de los gases industriales
Requisitos para las plantas de tratamiento de aguas residuales. El proceso de limpieza se caracteriza por varios parámetros. 1. Eficiencia general de limpieza (n):La estructura de los gases industriales.
Los gases industriales y el aire que contiene partículas sólidas o líquidas son sistemas de dos fases que consisten en un medio continuo (gases y una fase dispersa (partículas sólidas y gotitas líquidas), tales sistemas se denominan aerodispersos o aerosoles. Los aerosoles se dividen en tres clases : polvo, humo, niebla.
Polvo.
Consiste en partículas sólidas dispersas en un medio gaseoso. Formado como resultado rectificado mecanico sólidos a polvos. Estos incluyen: aire de aspiración de trituración, trituración, unidades de perforación, dispositivos de transporte, arenadoras, máquinas para mecanizado productos, departamentos de envasado de polvo. Son sistemas polidispersos e inestables con tamaños de partículas de 5-50 µm.
fuma.
Son sistemas aerodispersos constituidos por partículas con baja presión de vapor y baja velocidad de sedimentación, que se forman durante la sublimación y condensación de vapores como resultado de reacciones químicas y fotoquímicas. El tamaño de partícula en ellos es de 0,1 a 5 micrones y menos.
nieblas
Consisten en gotitas líquidas dispersas en un medio gaseoso, que pueden contener solutos o sólidos en suspensión. Se forman como resultado de la condensación de vapores y cuando se rocía un líquido en un medio gaseoso.
Tema 3. Principales direcciones de la hidrodinámica del flujo de gases. Ecuación de continuidad y ecuación de Navier-Stokes
Fundamentos de la hidrodinámica del flujo de gases.
Considere la acción de las fuerzas principales sobre el volumen elemental de gas (Fig. 1).
Arroz. 1. La acción de fuerzas sobre un volumen elemental de gas.
La teoría del movimiento del flujo de gas se basa en dos ecuaciones básicas de la hidrodinámica: la ecuación de continuidad (continuidad) y la ecuación de Navier-Stokes.
Ecuación de continuidad
∂ρ/∂τ + ∂(ρ x V x)/∂x + ∂(ρ y V y)/∂y + ∂(ρ z V z)/∂z = 0 (1)
donde ρ es la densidad del medio (gases) [kg/m3]; V - velocidad del gas (medio) [m/s]; V x , V y , V z son los vectores de velocidad componentes a lo largo de los ejes de coordenadas X, Y, Z.
Esta ecuación es la Ley de Conservación de la Energía, según la cual un cambio en la masa de un determinado volumen elemental de gas se compensa con un cambio en la densidad (∂ρ/∂τ).
Si ∂ρ/∂τ = 0 - movimiento constante.
Ecuación de Navier-Stokes.
– ∂px/∂x + μ(∂2Vx/∂x2 + ∂2Vx/∂y2 + ∂2Vx/∂z2) = ρ (∂Vx/∂τ +… – ∂py/ ∂y + μ(∂2Vy/∂ x2 + ∂2Vy/∂y2 + ∂2Vy/∂z2) =…Condiciones fronterizas
. Fig.2 Flujo de gas alrededor del cilindro.Condiciones iniciales
Las condiciones iniciales se establecen para caracterizar el estado del sistema en el momento inicial.
Condiciones de borde
Las condiciones de contorno e iniciales constituyen las condiciones de contorno. Destacan la región del espacio-tiempo y aseguran la unidad de la solución.
Tema 4. Ecuación de criterio. Flujo turbulento de líquido (gas). la capa límite
Las ecuaciones (1) y (2) forman un sistema con dos incógnitas: V r (velocidad del gas) y P (presión). Es muy difícil resolver este sistema, por lo que se introducen simplificaciones. Una de esas simplificaciones es el uso de la teoría de la similitud. Esto hace posible reemplazar el sistema (2) con una ecuación de criterio.
ecuación de criterio.
f(Fr, Eu, Re r) = 0
Estos criterios Fr, Eu, Re r se basan en experimentos. El tipo de conexión funcional se establece empíricamente.
criterio de Froude
Caracteriza la relación entre la fuerza de inercia y la fuerza de gravedad:
Fr \u003d Vg 2 / (gℓ)
donde Vg 2 - la fuerza de inercia; gℓ- fuerza de gravedad; ℓ - define el parámetro lineal, determina la escala del movimiento del gas [m].
El criterio de Froude juega un papel importante cuando el sistema de flujo en movimiento se ve significativamente afectado por las fuerzas gravitatorias. Al resolver muchos problemas prácticos, el criterio de Froude degenera, ya que se tiene en cuenta la gravedad.
criterio de Euler(secundario):
Eu = Δp/(ρ gramo V gramo 2)
donde Δp - caída de presión [Pa]
El criterio de Euler caracteriza la relación entre la fuerza de presión y la fuerza de inercia. No es decisiva y se considera secundaria. Su forma se encuentra resolviendo la ecuación (3).
criterio de Reynolds
Es el principal y caracteriza la relación de fuerzas de inercia a la fuerza de fricción, movimiento turbulento y rectilíneo.
re r = V gramo ρ gramo ℓ / μ gramo
donde μ es la viscosidad dinámica del gas [Pa s]
El criterio de Reynolds es la característica más importante del movimiento del flujo de gas:
- a valores bajos del criterio de Reynolds Re, predominan las fuerzas de fricción y se observa un flujo de gas rectilíneo (laminar) estable. El gas se mueve a lo largo de las paredes que determinan la dirección del flujo.
- a medida que aumenta el criterio de Reynolds, el flujo laminar pierde estabilidad y, a cierto valor crítico del criterio, pasa a régimen turbulento. En él, masas turbulentas de gas se mueven en cualquier dirección, incluida la dirección de la pared y el cuerpo en un flujo.
Flujo de fluido turbulento.
Modo de automodelo.
Pulsaciones turbulentas: determinadas por la velocidad y la escala del movimiento. Escalas de movimiento: 1. Las pulsaciones más rápidas tienen la escala más grande 2. Al moverse en una tubería, la escala de las pulsaciones más grandes coincide con el diámetro de la tubería. La magnitud de la ondulación se determina...Velocidad de pulsación
Vλ = (εnλ / ρg)1/3 2. Una disminución en la velocidad y escala de la pulsación corresponde a una disminución en el número... Reλ = Vλλ / νg = Reg(λ/ℓ)1/3Modo de modelo automático
ξ = A Reg-n donde A, n son constantes. Con un aumento en las fuerzas de inercia, el exponente n disminuye. Cuanto más intensa es la turbulencia, menor n.…la capa límite.
1. Según la hipótesis de Prandtl-Taylor, el movimiento en la capa límite es laminar. Debido a la ausencia de movimiento turbulento, la transferencia de materia... 2. En la capa límite, las pulsaciones turbulentas decaen gradualmente, acercándose... En la subcapa difusa z<δ0, у стенки молекулярная диффузия полностью преобладает над турбулентной.Tema 5. Propiedades de las partículas.
Propiedades básicas de las partículas en suspensión.
I. Densidad de partículas.
La densidad de las partículas puede ser verdadera, a granel, aparente. La densidad aparente tiene en cuenta el espacio de aire entre las partículas de polvo. Al apelmazarse, aumenta de 1,2 a 1,5 veces. La densidad aparente es la relación entre la masa de una partícula y el volumen que ocupa, incluidos los poros, los huecos y las irregularidades. Se observa una disminución de la densidad aparente en relación con la verdadera en polvos propensos a la coagulación oa la sinterización de partículas primarias (hollín, óxidos de metales no ferrosos). Para partículas lisas monolíticas o primarias, la densidad aparente coincide con la verdadera.
II. Dispersión de partículas.
El tamaño de las partículas se determina de varias maneras: 1. Tamaño claro: el tamaño más pequeño de las aberturas del tamiz a través de las cuales más... 2. El diámetro de las partículas esféricas o el tamaño lineal más grande de las partículas de forma irregular. Se aplica en…Tipos de distribución
Diferentes talleres tienen diferente composición de gases emitidos, diferente composición de contaminantes. El gas debe ser examinado por el contenido de polvo, que consiste en partículas de varios tamaños. Para caracterizar la composición dispersa se utiliza la distribución porcentual de partículas por unidad de volumen por el número f(r) y por la masa g(r), respectivamente, distribuciones de conteo y de masa. Gráficamente, se caracterizan por dos grupos de curvas: curvas diferenciales e integrales.
1. Curvas de distribución diferencial
A) distribución contable
Las fracciones de partículas cuyos radios están en el intervalo (r, r+dr) y obedecen a la función f(r) se pueden representar como:
f(r)dr=1
La curva de distribución que puede describir esta función f(r) se denomina curva de distribución diferencial de partículas según su tamaño según el número de partículas (Fig. 4).
Arroz. 4. Curva diferencial de distribución granulométrica de partículas de aerosoles según su número.
B) Distribución masiva.
De manera similar, podemos representar la función de distribución de masa de partículas g(r):g(r)dr=1
Es más conveniente y popular en la práctica. La forma de la curva de distribución se muestra en el gráfico (Fig. 5).
0 2 50 80 micras
Arroz. Fig. 5. Curva diferencial de distribución de partículas de aerosol por tamaño por su masa.
Curvas de distribución integrales.
D(%) 0 10 100 µm Fig. 6. Curva integral de pasajesInfluencia de la dispersión en las propiedades de las partículas
La dispersión de partículas afecta la formación de la energía libre de la superficie y el grado de estabilidad de los aerosoles.
Energía libre de la superficie.
miércolesTensión superficial.
Las partículas de aerosol, debido a su gran superficie, se diferencian del material de partida en algunas propiedades que son importantes para la práctica del desempolvado.
La tensión superficial de los líquidos en la interfaz con el aire ahora se conoce con precisión para varios líquidos. Es, por ejemplo, para:
Agua -72,5 N cm 10 -5 .
Para sólidos, es significativo y numéricamente igual al trabajo máximo invertido en la formación de polvo.
Hay muy pocos gases.
Si las moléculas de un líquido interactúan con las moléculas de un sólido con más fuerza que entre sí, el líquido se esparce sobre la superficie del sólido, humedeciéndola. De lo contrario, el líquido se acumula en forma de gota, que tendría forma redonda si no actuara la gravedad.
Esquema de la humectabilidad de partículas rectangulares.
El diagrama (Fig. 11) muestra:
a) inmersión de una partícula mojada en agua:
b) inmersión en agua de una partícula no mojable:
Figura 11. Esquema de humectación
El perímetro de humectación de las partículas es el límite de la interacción de tres medios: agua (1), aire (2), cuerpo sólido (3).
Estos tres ambientes tienen superficies delimitantes:
Superficie líquido-aire con tensión superficial δ 1,2
Superficie aire-sólido con tensión superficial δ 2.3
Superficie "líquido - sólido" con tensión superficial δ 1,3
Las fuerzas δ 1.3 y δ 2.3 actúan en el plano de un cuerpo sólido por unidad de longitud del perímetro de humectación. Están dirigidos tangencialmente a la interfaz y perpendiculares al perímetro de humectación. La fuerza δ 1.2 se dirige en un ángulo Ө, llamado ángulo de contacto (ángulo de humectación). Si despreciamos la fuerza de la gravedad y la fuerza de elevación del agua, entonces cuando se forma un ángulo de equilibrio Ө, las tres fuerzas están equilibradas.
La condición de equilibrio se determina fórmula de Young :
δ 2,3 = δ 1,3 + δ 1,2 porque Ө
El ángulo Ψ varía de 0 a 180°, y el Cos Ψ varía de 1 a –1.
A Ψ >90 0, las partículas están poco humedecidas. No se observa una no humectación completa (Ө = 180°).
Las partículas mojadas (Ө >0°) son cuarzo, talco (Ө =70°), vidrio, calcita (Ө =0°). Las partículas no humectables (Ө = 105°) son parafina.
Las partículas mojadas (hidrofílicas) son atraídas hacia el agua por la fuerza de la tensión superficial que actúa en la interfaz agua-aire. Si la densidad de una partícula es menor que la densidad del agua, a esta fuerza se suma la gravedad y las partículas se hunden. Si la densidad de la partícula es menor que la densidad del agua, entonces la componente vertical de las fuerzas de tensión superficial disminuye por la fuerza de flotación del agua.
Las partículas no humectables (hidrofóbicas) se apoyan en la superficie mediante fuerzas de tensión superficial, cuya componente vertical se suma a la fuerza de sustentación. Si la suma de estas fuerzas excede la fuerza de la gravedad, entonces la partícula permanece en la superficie del agua.
La humectabilidad del agua afecta el rendimiento de los colectores de polvo húmedo, especialmente cuando se trabaja con recirculación: las partículas suaves se humedecen mejor que las partículas con una superficie irregular, ya que están más cubiertas con una capa de gas absorbido, lo que dificulta la humectación.
Según la naturaleza de la humectación, se distinguen tres grupos de sólidos:
1. Los materiales hidrófilos que se humedecen bien con agua son el calcio,
la mayoría de los silicatos, cuarzo, minerales oxidables, haluros alcalinos
rieles.
2. Materiales hidrofóbicos poco humectados por agua: grafito, carbón sulfuroso.
3. Los cuerpos absolutamente hidrofóbicos son parafina, teflón, betún ( Ө ~ 180 o)
IV. Propiedades de adhesión de las partículas.
Fad = 2δd donde δ es la tensión superficial en el límite del sólido y el aire. La fuerza de adherencia es directamente proporcional a la primera potencia del diámetro, y la fuerza que rompe el agregado, por ejemplo, la gravedad o...V. Abrasividad
Abrasividad es la intensidad del desgaste del metal, a las mismas velocidades de gas y concentraciones de polvo.
Las propiedades abrasivas de las partículas dependen de:
1. dureza de las partículas de polvo
2. forma de las partículas de polvo
3. tamaño de las partículas de polvo
4. Densidad de partículas de polvo
Las propiedades abrasivas de las partículas se tienen en cuenta a la hora de elegir:
1. velocidad de los gases polvorientos
2. espesores de pared de aparatos y gases de combustión
3. materiales de revestimiento
VI. Higroscopicidad y solubilidad de las partículas.
Depende de:
1. composición química del polvo
2. Cámara de partículas de polvo
3. forma de las partículas de polvo
4. El grado de rugosidad de la superficie de las partículas de polvo.
Estas propiedades se utilizan para atrapar el polvo en aparatos de tipo húmedo.
VIII. Propiedades eléctricas del polvo.
Contaminación eléctrica de partículas.
Comportamiento en gases residuales Eficiencia de captación en dispositivos de limpieza de gases (filtro eléctrico) … Peligro de explosiónIX. La capacidad del polvo para autoinflamarse y formar mezclas explosivas con el aire.
Hay tres grupos de sustancias, según las causas de ignición: 1. Sustancias que se encienden espontáneamente cuando se exponen al aire. La causa del incendio es la oxidación bajo la influencia del oxígeno atmosférico (el calor se libera a baja ...mecanismo de autoencendido.
Debido a la superficie de contacto altamente desarrollada de las partículas con el oxígeno, el polvo combustible es capaz de una combustión espontánea y la formación de mezclas explosivas con el aire. La intensidad de una explosión de polvo depende de:
Propiedades térmicas y químicas del polvo.
Tamaño y forma de las partículas de polvo.
Concentraciones de partículas de polvo
Composición de los gases
Dimensiones y temperaturas de las fuentes de ignición
Contenido relativo de polvo inerte.
Cuando la temperatura aumenta, la ignición puede ocurrir espontáneamente. La productividad, la intensidad de la quema puede ser diferente.
Intensidad y duración de la quema.
Las masas densas de polvo se queman más lentamente, ya que el acceso de oxígeno a ellas es difícil. Masas sueltas y pequeñas de polvo se encienden en todo el volumen. Cuando la concentración de oxígeno en el aire es inferior al 16%, la nube de polvo no explota. Cuanto más oxígeno, más probable es la explosión y mayor su fuerza (en la empresa al soldar, al cortar metal). Concentraciones explosivas mínimas de polvo en el aire - 20-500 g / m 3, máximo - 700-800 g / m 3
Tema 6. Principales mecanismos de deposición de partículas
El funcionamiento de cualquier aparato colector de polvo se basa en el uso de uno o más mecanismos para la deposición de partículas suspendidas en los gases. 1. El asentamiento gravitacional (sedimentación) ocurre como resultado de... 2. El asentamiento bajo la acción de fuerza centrífuga. Se observa durante el movimiento curvilíneo de un flujo aerodisperso (flujo...Decantación gravitacional (sedimentación)
F= Sch, donde es el coeficiente de arrastre de la partícula; S h es el área de la sección transversal de la partícula, perpendicular al movimiento; Vh-...Decantación centrífuga de partículas
F=mch, V= t m – masa de la partícula; V es la velocidad; r es el radio de rotación; t- tiempo de relajación El tiempo de sedimentación de las partículas suspendidas en los colectores centrífugos de polvo es directamente proporcional al cuadrado del diámetro de la partícula.…Influencia del criterio de Reynolds en el asentamiento inercial.
2. Con un aumento en el criterio de Reynolds, en la transición al movimiento turbulento, se forma una capa límite en la superficie del cuerpo aerodinámico. Como… 3. Para valores del criterio mayores que el valor crítico (500), las líneas de corriente son más fuertes… 4. Con la turbulencia desarrollada acercándose al régimen autosimilar, el criterio de Reynolds puede ignorarse. EN…Compromiso.
Por lo tanto, la eficiencia de depósito de este mecanismo es superior a 0, y cuando no hay depósito inercial, el efecto de acoplamiento se caracteriza por ... R = dh / dDeposición por difusión.
donde D es el coeficiente de difusión, caracteriza la eficacia del browniano... La relación entre las fuerzas de fricción interna y las fuerzas de difusión se caracteriza por el criterio de Schmidt:Deposición bajo la acción de cargas elementales.
La carga elemental de partículas se puede realizar de tres formas: 1. Durante la generación de aerosoles 2. Por difusión de iones librestermoforesis
Esta es la repulsión de partículas por cuerpos calentados. Es causado por fuerzas que actúan desde el lado de la fase gaseosa sobre las que no se calientan uniformemente en ella ... Si el tamaño de partícula es más de 1 micrón, la relación entre la velocidad final del proceso y ... Nota: se produce un efecto secundario negativo cuando las partículas sólidas se depositan de los gases calientes a los fríos...Difusioforesis.
Este movimiento de partículas es causado por el gradiente de concentración de los componentes de la mezcla gaseosa. Se manifiesta en los procesos de evaporación y condensación. Al evaporarse con...Asentamiento de partículas en un flujo turbulento.
Las velocidades de las fluctuaciones turbulentas aumentan, los diámetros de los vórtices disminuyen y las fluctuaciones de pequeña escala perpendiculares a la pared ya aparecen en...Uso de un campo electromagnético para la sedimentación de partículas en suspensión.
Cuando los gases se mueven en un campo magnético, una partícula recibe la acción de una fuerza dirigida en ángulo recto y en la dirección del campo. Como resultado de tal exposición… La eficiencia total de captura de partículas bajo la influencia de varios mecanismos de deposición.Tema 7. Coagulación de partículas en suspensión
El acercamiento de partículas puede ocurrir debido a movimiento browniano(coagulación térmica), hidrodinámica, eléctrica, gravitatoria y otras... La tasa de disminución en la concentración contable de partículasSección 3. Mecanismos de propagación de la contaminación en el medio ambiente
Tema 8. Transferencia de masa
La propagación de la contaminación en el medio ambiente (Fig. 13) ocurre principalmente debido a procesos naturales y depende de las propiedades físico-químicas de las sustancias, procesos físicos asociados con su transferencia, procesos biológicos involucrados en procesos globales circulación de sustancias, procesos cíclicos en ecosistemas individuales. La tendencia de las sustancias a propagarse es la causa de la acumulación regional descontrolada de sustancias.
A - atmósfera
G - hidrosfera
L - litosfera
F-animales
h-hombre
P - plantas
Arroz. 13. Esquema de transferencia de masa en la biosfera.
En la ecosfera, en el proceso de transferencia, las propiedades fisicoquímicas de las moléculas, la presión de vapor y la solubilidad en agua juegan un papel primordial.
Mecanismos de transferencia de masa
La difusión se caracteriza por el coeficiente de difusión [m2/s] y depende de las propiedades moleculares del soluto (difusión relativa) y… La convección es el movimiento forzado de solutos por el flujo de agua… La dispersión es la redistribución de solutos causada por la falta de homogeneidad del campo de velocidad del flujo.suelo - agua
La propagación de la contaminación en el suelo se produce principalmente debido a procesos naturales. Dependen de las propiedades físicas y químicas de las sustancias, físicas... La interfaz suelo-agua juega un papel importante en el proceso de transferencia. Básico…Ecuación de Langmuir
x/m es la relación entre la masa de la sustancia adsorbida y la masa del adsorbente; y - constantes que caracterizan el sistema considerado; es la concentración de equilibrio de una sustancia en una solución.
Ecuación de adsorción isotérmica de Freundlich
K es el coeficiente de adsorción; 1/n - característica del grado de adsorción La segunda ecuación se utiliza principalmente para describir la distribución...Tema 9. Recepción y acumulación de sustancias en los organismos vivos. Otros tipos de transferencia
Cualquier sustancia es absorbida y asimilada por los organismos vivos. La concentración de estado estacionario es la concentración de saturación. Si es más alto que en ... Los procesos de acumulación de sustancias en el cuerpo: 1. Bioconcentración: enriquecimiento con compuestos químicos del cuerpo como resultado de la reposición directa del medio ambiente ...Tema 10. Modelos de propagación de impurezas en medios
Modelos de distribución de impurezas en el medio acuático
Distribución de contaminantes en la atmósfera.
Cálculo de la dispersión en la atmósfera de las sustancias nocivas contenidas en las emisiones... Criterios para evaluar la contaminación atmosférica.Métodos de limpieza de emisiones industriales de contaminación gaseosa.
Existen los siguientes métodos principales:
1. Absorción- lavado de emisiones con disolventes de impurezas.
2. Quimisorción- lavado de emisiones con soluciones de reactivos que se unen a
se mezcla químicamente.
3. Adsorción- absorción de impurezas gaseosas por sustancias activas sólidas.
Neutralización térmica de gases de escape.
métodos bioquímicos.
En la tecnología de purificación de gases, los procesos de adsorción se denominan procesos de depuración. El método consiste en la destrucción de mezclas gas-aire en sus partes constituyentes mediante... Organizando el contacto de una corriente gaseosa con un disolvente líquido se realiza: ... · Pasando gas a través de una columna empacada.adsorción física.
Su mecanismo es el siguiente:
Las moléculas de gas se adhieren a la superficie de los sólidos bajo la acción de fuerzas intermoleculares. Atracción mútua. El calor liberado en este caso depende de la fuerza de atracción y coincide con el calor de condensación del vapor (alcanza hasta 20 kJ/m 3). En este caso, el gas se llama adsorbato y la superficie es un adsorbente.
Ventajas Este método consiste en la reversibilidad: al aumentar la temperatura, el gas absorbido se desorbe fácilmente sin cambiar la composición química (esto también ocurre al disminuir la presión).
Adsorción química (quimisorción).
La desventaja de la quimisorción es que en este caso es irreversible, la composición química del adsorbato cambia. Como adsorbato, elija... Los adsorbentes pueden ser óxidos simples y complejos (activados...Sección 4. Fundamentos teóricos para la protección de la hidrosfera y el suelo
Tema 11. Fundamentos teóricos para la protección de la hidrosfera
Aguas residuales industriales
Según la naturaleza de la contaminación, las aguas residuales industriales se dividen en ácido-base, que contienen iones de metales pesados, cromo, flúor y cianuro. Las aguas residuales ácido-alcalinas se forman a partir de los procesos de desengrasado, grabado químico y aplicación de diversos recubrimientos.
Método reactivo
En la etapa de pretratamiento de aguas residuales, se utilizan diversos agentes oxidantes, reductores, ácidos y reactivos alcalinos, tanto frescos como ... El postratamiento de aguas residuales se puede realizar en filtros mecánicos y de carbón. …Electrodiálisis.
Con este método, las aguas residuales se tratan electroquímicamente utilizando reactivos químicos. La calidad del agua purificada después de la electrodiálisis puede ser casi destilada. Es posible purificar aguas con una variedad de contaminantes químicos: fluoruro, cromo, cianuros, etc. La electrodiálisis se puede utilizar antes del intercambio iónico para mantener una salinidad constante del agua, durante la regeneración de soluciones residuales y electrolitos. La desventaja es un consumo significativo de electricidad. Se utilizan unidades de electrodiálisis disponibles comercialmente como EDU, ECHO, AE, etc. (capacidad de 1 a 25m 3 /h).
Purificación de agua a partir de derivados del petróleo.
Convención Internacional 1954 (modificado en 1962, 1969, 1971) para la Prevención de la Contaminación Marina por Petróleo estableció la prohibición de descargar al mar aguas de sentina y de lastre que contengan productos derivados del petróleo dentro de la zona costera (hasta 100-150 millas) con una concentración superior a 100 mg/l). En Rusia, se han establecido las siguientes concentraciones máximas permisibles (MPC) de productos derivados del petróleo en el agua: productos derivados del petróleo con alto contenido de azufre - 0,1 mg/l, productos derivados del petróleo sin azufre - 0,3 mg/l. En este sentido, el desarrollo y mejora de métodos y medios de purificación de agua a partir de productos derivados del petróleo que contiene es de gran importancia para la protección del medio ambiente.
Métodos de depuración de aguas aceitosas.
_Fusión. Este es el proceso de agrandamiento de las partículas debido a su fusión. La aspereza de las partículas de aceite puede ocurrir espontáneamente cuando... Se puede obtener algún aumento en la tasa de coalescencia calentando... Coagulación. En este proceso, las partículas de productos derivados del petróleo se vuelven gruesas cuando varios...Tema 12. Fundamentos teóricos de la protección del suelo
Los fundamentos teóricos de la protección del suelo incluyen, entre otras cosas, las cuestiones del movimiento de contaminantes en el suelo para regiones con diferentes... El modelo de la distribución de contaminantes en el sueloArroz. 14. Tipos de eliminación de residuos
un - tipo de vertedero de entierro; b - entierro en las laderas; en - entierro en fosas; GRAMO - entierro en un búnker subterráneo; 1 - desperdiciar; 2 - impermeabilización; 3 - concreto
Desventajas de los enterramientos tipo vertedero: dificultad para evaluar la estabilidad de los taludes; altos esfuerzos cortantes en la base de taludes; la necesidad de utilizar estructuras de construcción especiales para aumentar la estabilidad del entierro; carga estética sobre el paisaje. Entierros en las laderas a diferencia de los entierros tipo basurero considerados, requieren protección adicional del cuerpo del entierro para que no se resbale y sea arrastrado por el agua que fluye por la pendiente.
entierro en pozos tiene menos impacto en el paisaje y no representa un peligro para la sostenibilidad. Sin embargo, requiere la extracción de agua mediante bombas, ya que la base se encuentra debajo de la superficie de la tierra. Tal disposición crea dificultades adicionales para impermeabilizar los taludes laterales y la base del vertedero, y también requiere un control constante de los sistemas de drenaje.
Entierros en búnkeres subterráneos en todos los aspectos más convenientes y amigables con el medio ambiente, sin embargo, debido a los altos costos de capital de su construcción, solo pueden usarse para eliminar pequeñas cantidades de desechos. El entierro subterráneo es ampliamente utilizado para el aislamiento. residuos radiactivos, ya que permite, bajo ciertas condiciones, garantizar la seguridad radioecológica durante todo el período requerido y es el más económico manera efectiva tratar con ellos. Los residuos deben depositarse en el vertedero en capas de un espesor no superior a 2 m, siendo obligatoria la compactación para asegurar la mayor compacidad y ausencia de huecos, lo que es especialmente importante en el enterramiento de residuos voluminosos.
La compactación de los desechos durante la eliminación es necesaria no solo para maximizar el uso del espacio libre, sino también para reducir el asentamiento posterior del cuerpo del entierro. Además, un cuerpo de entierro suelto con una densidad inferior a 0,6 t/m dificulta el control del lixiviado, ya que inevitablemente aparecen muchos canales en el cuerpo, lo que dificulta su recolección y eliminación.
Sin embargo, a veces, principalmente por razones económicas, el almacenamiento se llena sección por sección. Las razones principales para el llenado de secciones son la necesidad de separar varios tipos residuos dentro del mismo vertedero, así como el deseo de reducir la superficie sobre la que se forman los lixiviados.
Al evaluar la estabilidad de un cuerpo funerario, se debe distinguir entre estabilidad externa e interna. Por estabilidad interna se entiende el estado del propio cuerpo funerario (estabilidad de los costados, resistencia al hinchamiento); por estabilidad externa se entiende la estabilidad del cementerio (hundimiento, aplastamiento). La falta de estabilidad puede dañar el sistema de drenaje. Los objetos de control en los vertederos son el aire y el biogás, las aguas subterráneas y los lixiviados, el suelo y el cuerpo funerario. El alcance del seguimiento depende del tipo de residuo y del diseño del vertedero.
Requisitos para vertederos: prevención del impacto sobre la calidad de las aguas subterráneas y superficiales, sobre la calidad del aire ambiente; prevención del impacto negativo asociado a la migración de contaminantes al espacio subterráneo. De acuerdo con estos requisitos, es necesario proporcionar: cubiertas impermeables para suelos y desechos, sistemas de control de fugas, mantenimiento y control del vertedero después del cierre, y otras medidas apropiadas.
Elementos básicos de un vertedero seguro: una capa de suelo superficial con vegetación; sistema de drenaje a lo largo de los bordes del vertedero; una capa de arena o grava fácilmente permeable; una capa aislante de arcilla o plástico; residuos en compartimentos; tierra fina como base para una palabra aislante; sistema de ventilación para eliminar metano y dióxido de carbono; capa de drenaje para drenaje de líquidos; capa aislante inferior para evitar la filtración de contaminantes en las aguas subterráneas.
Bibliografía.
1. Eremkin A.I., Kvashnin I.M., Junkerov Yu.I. Racionamiento de las emisiones de contaminantes a la atmósfera.: tutorial- M., edición ASV, 2000 - 176 p.
2. Normas higiénicas “Concentraciones Máximas Permisibles (CMP) de contaminantes en el aire atmosférico de las zonas pobladas” (GN2.1.6.1338-03), con Adiciones N° 1 (GN 2s.1.6.1765-03), Adiciones y modificaciones N° 2 (GN 2.1.6.1983-05). Promulgado por los Decretos del Médico Jefe de Sanidad de la Federación Rusa No. 116 del 30 de mayo de 2003, No. 151 del 17 de octubre de 2003, No. 24 del 3 de noviembre de 2005 (registrado por el Ministerio de Justicia de Rusia el junio 9 de 2003, n.º de registro 4663; 21.10.2003, n.º de registro 5187; 12.02.2005, n.º de registro 7225)
3. Mazur I.I., Moldavanov O.I., Shishkov V.N. Ingeniería ecológica, curso general en 2 volúmenes. Bajo la dirección general. MI. Masuria. - M.: Escuela superior, 1996. - v.2, 678 p.
4. Metodología para el cálculo de las concentraciones en el aire atmosférico de sustancias nocivas contenidas en las emisiones de las empresas (OND-86). Decreto del Comité Estatal de Hidrometeorología de la URSS de fecha 04.08.1986 No. 192.
5. CH 245-71. Normas sanitarias diseño de empresas industriales.
6. Uzhov V.I., Valdberg A.Yu., Myagkov B.I., Reshidov I.K. Purificación de gases industriales a partir de polvo. -M.: Química, 1981 - 302 p.
7. la ley federal"Sobre la Protección del Aire Atmosférico" (modificado el 31 de diciembre de 2005) de fecha 4 de mayo de 1999 No. 96-FZ
8. Ley Federal "Sobre la Protección del Medio Ambiente" de fecha 10.01.2002 No. 7-FZ (modificado el 18 de diciembre de 2006)
9. Khudoshina M.Yu. Ecología. Laboratorio taller UMU GOU MSTU "STANKIN", 2005. Versión electrónica.
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1. Principios generales para la dispersión de contaminantes en la atmósfera.
2. Mecanismo de cálculo de la dispersión de emisiones nocivas de las empresas industriales.
3. Teoría de la formación de NOx durante la combustión de combustibles fósiles.
4. La teoría de la formación de partículas de hollín durante la combustión de combustibles fósiles.
5. La teoría de la formación de subcombustión formada por gas en hornos de calderas.
6. La teoría de la formación de SO x durante la combustión de combustibles fósiles.
7. Reducción de las emisiones de NOx.
8. Reducción de la emisión de SOx.
9. Reducción de las emisiones de aerosoles.
10. Principios básicos de la transferencia de contaminantes en la atmósfera.
11. Influencia de factores termofísicos y aerodinámicos en los procesos de transferencia de calor y masa en la atmósfera.
12. Disposiciones básicas de la teoría de la turbulencia de la hidrodinámica clásica.
13. Aplicación de la teoría de la turbulencia a los procesos atmosféricos.
14. Principios generales de dispersión de contaminantes en la atmósfera.
15. Propagación de contaminantes desde la tubería.
16. Básico enfoques teóricos se utiliza para describir los procesos de dispersión de impurezas en la atmósfera.
17. Método de cálculo para la dispersión de sustancias nocivas en la atmósfera, desarrollado en GGO les. AI. Voeikov.
18. Patrones generales de dilución de aguas residuales.
19. Métodos para el cálculo de la dilución de aguas residuales por cursos de agua.
20. Métodos para el cálculo de la dilución de aguas residuales para embalses.
21. Cálculo del caudal máximo permisible para cuerpos de agua corriente.
22. Cálculo del caudal máximo permisible para embalses y lagos.
23. El movimiento de contaminantes en aerosol en la corriente.
24. Fundamentos teóricos para la captura de partículas sólidas de los gases de escape.
25. Fundamentos teóricos de la protección ambiental frente a impactos energéticos.
Literatura
1. Kulagina T.A. Fundamentos teóricos de la protección ambiental: Libro de texto. asignación / T.A. Kulaguin. 2ª ed., revisada. Y extra Krasnoyarsk: IPTs KSTU, 2003. - 332 p.
Compilado por:
EJÉRCITO DE RESERVA. kulagina
Sección 4. EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL Y Experiencia Ecológica
1. El sistema de evaluación ambiental, la materia, metas y objetivos principales de la asignatura y el concepto de la asignatura, tipos de evaluaciones ambientales. Diferencias entre pericia ambiental (EE) y evaluación de impacto ambiental (EIA).
2. Desarrollo del sistema de apoyo ambiental del proyecto, el ciclo de vida del proyecto, ESHD.
3. Apoyo ambiental actividad económica proyectos de inversión (diferencias en enfoques, categorías).
4. Legal y regulatorio - base metodológica experiencia ambiental y EIA en Rusia.
5. Clasificación de objetos de EE y EIA por tipos de manejo de la naturaleza, por tipo de intercambio de materia y energía con el medio ambiente, por grado Riesgo ambiental para la naturaleza y el hombre, según la toxicidad de las sustancias.
6. Fundamentos teóricos de los conocimientos ambientales (fines, objetivos, principios, tipos y tipos de conocimientos ambientales estatales, matriz de interacción).
7. Sujetos y objetos de la pericia ambiental estatal.
8. Disposiciones metodológicas y principios del diseño ambiental..
9. El procedimiento para la organización y realización de los procedimientos ambientales (motivos, caso, condiciones, aspectos, procedimiento para la Pericia Estatal Ambiental y su reglamento para su realización).
10. Lista de documentación presentada para la experiencia ambiental estatal (en el ejemplo del Territorio de Krasnoyarsk).
11. El procedimiento para la consideración preliminar de la documentación presentada ante la SEE. Registro de la conclusión de la experiencia ecológica estatal (composición de las partes principales).
13. Peritaje ecológico público y sus etapas.
14. Principios de evaluación ambiental. El tema de la evaluación ambiental.
15. Marco normativo de la evaluación ambiental y organismos especialmente autorizados (sus funciones). Participantes en el proceso de evaluación ambiental, sus principales funciones.
16. Etapas del proceso de evaluación ambiental. Métodos y sistemas de selección de proyectos.
17. Métodos para la identificación de impactos significativos, matrices para la identificación de impactos (esquemas).
18. La estructura del EIA y el método de organización del material, las principales etapas y aspectos.
19. Requisitos ambientales para el desarrollo de normas, criterios y estándares ambientales.
20. Normas de calidad ambiental e impacto permisible, uso de recursos naturales.
21. Racionamiento de zonas sanitarias y de protección.
22. Base de información de diseño ecológico.
23. Participación pública en el proceso de EIA.
24. Evaluación del impacto del objeto económico investigado en la atmósfera, criterios directos e indirectos para evaluar la contaminación atmosférica.
25. Procedimiento para la realización de EIA (etapas y procedimientos de EIA).
Literatura
1. Ley de la Federación Rusa "Sobre la Protección del Medio Ambiente" del 10 de enero de 2002 No. 7-FZ.
2. Ley de la Federación Rusa "Sobre Experiencia Ecológica" del 23 de noviembre de 1995 No. 174-FZ.
3. Reglamento “Sobre la Evaluación de Impacto Ambiental en la Federación Rusa”. / Aprobado Orden del Ministerio de Recursos Naturales de la Federación Rusa de 2000 No.
4. Directrices para la revisión ambiental de la documentación del anteproyecto y del proyecto. / Aprobado. Jefe de Glavgosekoekspertiza de fecha 10.12.93. Moscú: Ministerio de Recursos Naturales. 1993, 64 págs.
5. Fomin S.A. "Experiencia Ecológica del Estado". / En el libro. Derecho ambiental de la Federación Rusa. // edición Yu.E. Vinokurov. - M.: Editorial de MNEPU, 1997. - 388 p.
6. Fomin S.A. "Experiencia ecológica y EIA". / En el libro. Ecología, protección de la naturaleza y seguridad ecológica. // Bajo la dirección general. Y EN. Danilova-Danilyana. - M.: Editorial de MNEPU, 1997. - 744 p.
Compilado por:
Candidato de Ciencias Técnicas, Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Ecología
y seguridad de la vida"
El hombre ha tenido un impacto en el medio ambiente desde la antigüedad. El constante desarrollo económico del mundo mejora la vida humana y la amplía. entorno natural hábitats, pero la condición de recursos naturales limitados y capacidades físicas permanece sin cambios. La creación de áreas especialmente protegidas, la prohibición de la caza y la deforestación son ejemplos de restricciones a tales impactos que se han introducido desde la antigüedad. Sin embargo, fue recién en el siglo XX que nació la fundamentación científica de este impacto, así como los problemas que surgieron como consecuencia, y el desarrollo de una solución racional, teniendo en cuenta los intereses de las generaciones presentes y futuras. .
En la década de 1970, muchos científicos dedicaron su trabajo a los problemas de los recursos naturales limitados y la contaminación ambiental, enfatizando su importancia para la vida humana.
Por primera vez, el término "ecología" fue utilizado por el biólogo E. Haeckel: "Por ecología entendemos la ciencia general de la relación entre el organismo y el medio ambiente, donde incluimos todos los" sentido amplio esta palabra." ("Morfología general de los organismos", 1866)
La definición moderna del concepto de ecología tiene un significado más amplio que en las primeras décadas del desarrollo de esta ciencia. La definición clásica de ecología es la ciencia que estudia la relación entre los seres vivos y los no vivos. http://www.werkenzonderdiploma.tk/news/nablyudaemomu-v-nastoyaschee-83.html
Dos definiciones alternativas de esta ciencia:
· La ecología es el conocimiento de la economía de la naturaleza, el estudio simultáneo de todas las relaciones de los seres vivos con los componentes orgánicos e inorgánicos del medio ambiente... En una palabra, la ecología es una ciencia que estudia todas las relaciones complejas de la naturaleza, consideradas por Darwin como condiciones para la lucha por la existencia.
· La ecología es una ciencia biológica que estudia la estructura y el funcionamiento de los sistemas de superorganismos (poblaciones, comunidades, ecosistemas) en el espacio y el tiempo, en condiciones naturales y modificadas por el hombre.
La ecología en los trabajos científicos se trasladó lógicamente al concepto de desarrollo sostenible.
Desarrollo sostenible - desarrollo ecologico- implica satisfacer las necesidades y aspiraciones del presente sin socavar la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus necesidades. Transición a la era del desarrollo sostenible., R.A. vuelo, S. 10-31 // Rusia en el mundo circundante: 2003 (Anuario analítico). - M.: Editorial MNEPU, 2003. - 336 p. http://www.rus-stat.ru/index.php?vid=1&id=53&year=2003 A medida que esta preocupación ambiental se ha vuelto mayor en las últimas décadas, la preocupación por el destino de las generaciones futuras y la distribución justa de los recursos naturales entre generaciones se ha vuelto cada vez más evidente.
Concepto biodiversidad- biodiversidad - se interpreta como una variedad de formas de vida, expresada a través de millones de especies de plantas, animales y microorganismos, junto con su fondo genético y un ecosistema complejo.
El mantenimiento de la biodiversidad es ahora una necesidad global por al menos tres razones. La razón principal es que todas las especies tienen derecho a vivir en las condiciones que les son propias. En segundo lugar, formas plurales de la vida mantienen el equilibrio químico y físico en la Tierra. Finalmente, la experiencia demuestra que mantener el máximo acervo genético es de interés económico para Agricultura y la industria médica.
Hoy en día, muchos países enfrentan el problema de la degradación ambiental y la necesidad de evitar un mayor desarrollo de este proceso. El desarrollo económico conduce a problemas ambientales, causa contaminación química y daña los hábitats naturales. Existe una amenaza para la salud humana, así como la existencia de muchas especies de flora y fauna. El problema de los recursos limitados se está agudizando cada vez más. Las generaciones futuras ya no tendrán los recursos naturales que tenían las generaciones anteriores.
Para resolver una serie de problemas ambientales en unión Europea se aplica tecnología de ahorro de energía, en EE.UU. se hace hincapié en la bioingeniería. Al mismo tiempo, los países en desarrollo y los países con economías en transición no se han dado cuenta de la importancia del impacto ambiental. A menudo, la solución de los problemas en estos países ocurre bajo la influencia de fuerzas externas, en lugar de la política del gobierno. Esta actitud puede conducir a una mayor ampliación de la brecha entre los países desarrollados y en desarrollo y, no menos importante, a una mayor degradación ambiental.
Resumiendo, cabe señalar que con desarrollo economico Con el desarrollo de nuevas tecnologías, el estado de la ecología también está cambiando y la amenaza de degradación ambiental está aumentando. Al mismo tiempo, se están creando nuevas tecnologías para resolver problemas ambientales.
UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL ESTADO DE NOVOSIBIRSK
Departamento de Ingeniería Problemas de Ecología
"LO APRUEBO"
Decano de la facultad
aeronave
“___” ______________200
PROGRAMA DE TRABAJO de la disciplina académica
fundamentos teóricos de la protección del medio ambiente
BEP en la dirección de formar a un graduado
656600 - Protección del Medio Ambiente
especialidad 280202 "Ingeniería protección del medio ambiente"
Titulación - ingeniero ambiental
Facultad de Aeronáutica
Curso 3, semestre 6
Conferencias 34 horas.
Clases prácticas: 17 horas.
RGZ 6 semestre
trabajo independiente 34 horas
examen 6 semestre
Total: 85 horas
Novosibirsk
El programa de trabajo se compila sobre la base del estándar educativo estatal de educación profesional superior en la dirección de capacitar a un graduado - 656600 - Protección ambiental y especialidad 280202 - "Ingeniería de protección ambiental"
Número de registro 165 tech\ds de fecha 17 de marzo de 2000
Código de disciplina en el Estándar Educativo Estatal - SD.01
La disciplina "Fundamentos teóricos de la protección ambiental" se refiere al componente federal.
Código de disciplina según el plan de estudios - 4005
El programa de trabajo fue discutido en una reunión del Departamento de Problemas de Ingeniería de la Ecología.
Acta de la sesión del departamento No. 6-06 del 13 de octubre de 2006
El programa fue desarrollado
catedrático, doctor en ciencias técnicas, catedrático
Jefe de departamento
Profesor, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor Asociado
Responsable de los principales
catedrático, doctor en ciencias técnicas, catedrático
1. Requisitos externos
Los requisitos generales para la educación se dan en la Tabla 1.
tabla 1
Requisitos del GOS para el mínimo obligatorio
|
disciplinas |
"Fundamentos teóricos de la protección del medio ambiente" | |
Fundamentos teóricos de la protección ambiental: fundamentos físicos y químicos de los procesos de tratamiento de aguas y gases residuales y disposición de residuos sólidos. Procesos de coagulación, floculación, flotación, adsorción, extracción de líquidos, intercambio iónico, oxidación y reducción electroquímica, electrocoagulación y electroflotación, electrodiálisis, procesos de membrana (ósmosis inversa, ultrafiltración), sedimentación, desodorización y desgasificación, catálisis, condensación, pirólisis, refundición, tostado, disposición al fuego, aglomeración a alta temperatura. Fundamentos teóricos de la protección ambiental frente a los impactos energéticos. El principio de cribado, absorción y supresión en la fuente. Procesos de difusión en la atmósfera y la hidrosfera. Dispersión y dilución de impurezas en la atmósfera, hidrosfera. Dispersión y dilución de impurezas en la atmósfera, hidrosfera. Métodos de cálculo y dilución. |
2. Metas y objetivos del curso.
El objetivo principal es familiarizar a los estudiantes con los fundamentos físicos y químicos de la neutralización de desechos tóxicos antropogénicos y dominar las habilidades iniciales de los métodos de ingeniería para el cálculo de equipos para la neutralización de estos desechos.
3. Requisitos para la disciplina.
Los requisitos básicos para el curso están determinados por las disposiciones del Estándar Educativo Estatal (SES) en la dirección 553500 - protección del medio ambiente. De acuerdo con el GOS para la dirección especificada, las siguientes secciones principales están incluidas en el programa de trabajo:
Sección 1. Principales contaminantes del medio ambiente y métodos para su neutralización.
Bloque 2. Fundamentos de cálculo de adsorción, transferencia de masa y procesos catalíticos.
4. Alcance y contenido de la disciplina.
El volumen de la disciplina corresponde al plan de estudios aprobado por el vicerrector de NSTU
El nombre de los temas de las conferencias, su contenido y volumen en horas.
Sección 1. Los principales contaminantes ambientales y métodos para su neutralización (18 horas).
Tema 1. Contaminantes antropogénicos de los centros industriales. Contaminantes del agua, aire y suelo. Formación de óxidos de nitrógeno en procesos de combustión.
Tema 2. Fundamentos del cálculo de la dispersión de impurezas en la atmósfera. Coeficientes utilizados en los modelos de dispersión de impurezas. Ejemplos de cálculo de dispersión de impurezas.
Conferencias 3-4. Métodos de limpieza de emisiones de gases industriales. El concepto de métodos de limpieza: absorción, adsorción, condensación, membrana, métodos térmicos, químicos, bioquímicos y catalíticos para neutralizar contaminantes. Áreas de su aplicación. Principales características tecnológicas y parámetros del proceso.
Tema 5. Tratamiento de aguas residuales basado en métodos de separación. Tratamiento de aguas residuales de impurezas mecánicas: decantadores, hidrociclones, filtros, centrífugas. Bases físico-químicas para el uso de flotación, coagulación, floculación para remover impurezas. Métodos de intensificación de procesos de tratamiento de aguas residuales a partir de impurezas mecánicas.
Tema 6. Métodos de regeneración de la depuración de aguas residuales. El concepto y bases físicas y químicas de los métodos de extracción, stripping (desorción), destilación y rectificación, concentración e intercambio iónico. El uso de ósmosis inversa, ultrafiltración y adsorción para la purificación del agua.
Conferencias 7-8. Métodos destructivos de purificación de agua. El concepto de métodos destructivos. El uso de métodos químicos para la purificación del agua basados en la neutralización de contaminantes ácidos y alcalinos, la reducción y oxidación (cloración y ozonización) de impurezas. Purificación del agua mediante la transferencia de contaminantes en compuestos insolubles (precipitación). Tratamiento bioquímico de aguas residuales. Características y mecanismo del proceso de limpieza. Aerotanques y digestores.
Tema 9. Método térmico para la neutralización de aguas residuales y residuos sólidos. Esquema tecnológico del proceso y tipos de equipos utilizados. El concepto de eliminación de incendios y pirólisis de residuos. Oxidación de residuos en fase líquida: el concepto del proceso. Características del procesamiento de lodos activados.
Sección 2 Fundamentos de cálculo de adsorción, transferencia de masa y procesos catalíticos (16 horas).
Tema 10. Principales tipos de reactores catalíticos y de adsorción. Reactores de plataforma, tubulares y de lecho fluidizado. Áreas de su aplicación para la neutralización de emisiones de gases. Diseños de reactores de adsorción. Uso de capas móviles de adsorbente.
Tema 11. Fundamentos de cálculo de reactores de neutralización de emisiones de gases. El concepto de velocidad de reacción. Hidrodinámica de capas granulares fijas y fluidizadas. Modelos de reactores idealizados: mezcla ideal y desplazamiento ideal. Derivación de ecuaciones de balance de calor y materiales para reactores de mezcla ideal y de desplazamiento ideal.
Tema 12. Procesos sobre gránulos de adsorbente y catalizador porosos. Etapas del proceso de transformación química (catalítica) sobre una partícula porosa. Difusión en una partícula porosa. Difusión Molecular y Knudsen. Derivación de la ecuación de balance de materia para una partícula porosa. El concepto del grado de uso de la superficie interna de una partícula porosa.
Conferencias 13-14. Fundamentos de los procesos de adsorción. Isotermas de adsorción. Métodos para la determinación experimental de las isotermas de adsorción (métodos ponderales, volumétricos y cromatográficos). Ecuación de adsorción de Langmuir. Ecuaciones de balance de masa y calor para procesos de adsorción. Frente de sorción estacionario. El concepto de adsorción en equilibrio y no equilibrio Ejemplos aplicación práctica y cálculo del proceso de adsorción para la purificación de gases a partir de vapores de benceno.
Tema 15. El mecanismo de los procesos de transferencia de masa. Ecuación de transferencia de masa. Equilibrio en el sistema "líquido-gas". Ecuaciones de Henry y Dalton. Esquemas de procesos de adsorción. Balance de materia de los procesos de transferencia de masa. Derivación de la ecuación de la línea de trabajo del proceso. fuerza motriz procesos de transferencia de masa. Determinación de la fuerza motriz media. Tipos de aparatos de adsorción. Cálculo de aparatos de adsorción.
Tema 16. Depuración de gases de escape de contaminantes mecánicos. ciclones mecanicos. Cálculo de ciclones. Elección de tipos de ciclones. Determinación estimada de la eficiencia de recolección de polvo.
Tema 17. Fundamentos de la depuración de gases mediante precipitadores electrostáticos. Bases físicas del atrapamiento de impurezas mecánicas por precipitadores electrostáticos. Ecuaciones de cálculo para evaluar la eficiencia de los precipitadores electrostáticos. Fundamentos del diseño de precipitadores electrostáticos. Métodos para mejorar la eficiencia de atrapamiento de partículas mecánicas por precipitadores electrostáticos.
Horas totales (conferencias) - 34 horas.
El nombre de los temas de las clases prácticas, su contenido y volumen en horas.
1. Métodos para la limpieza de emisiones de gases de compuestos tóxicos (8 horas), incluyendo:
a) métodos catalíticos (4 horas);
b) métodos de adsorción (2 horas);
c) limpieza de gases con ciclones (2 horas).
2. Fundamentos de cálculo de reactores para neutralización de gases (9 horas):
a) cálculo de reactores catalíticos basados en modelos de mezcla ideal y desplazamiento ideal (4 horas);
b) cálculo de aparatos de adsorción para purificación de gases (3 horas);
c) cálculo de precipitadores electrostáticos para la captura de contaminantes mecánicos (2 horas).
________________________________________________________________
Horas totales (ejercicios prácticos) - 17 horas
El nombre de los temas de liquidación y tareas gráficas.
1) Determinación de la resistencia hidráulica de un lecho fijo de catalizador granular (1 hora).
2) Estudio de los modos de fluidización de materiales granulares (1 hora).
3) Estudio del proceso de tratamiento térmico de residuos sólidos en un reactor de lecho fluidizado (2 horas).
4) Determinación de la capacidad de adsorción de adsorbentes para capturar contaminantes gaseosos (2 horas).
________________________________________________________________
Total (liquidación y tareas gráficas) - 6 horas.
4. formas de control
4.1. Protección de liquidación y tareas gráficas.
4.2. Protección de resúmenes sobre los temas del curso.
4.3. Preguntas para el examen.
1. Fundamentos de los procesos de purificación de gases por absorción. tipos de absorbentes. Fundamentos de cálculo de absorbentes.
2. Diseños de reactores catalíticos. Tubular, adiabático, de lecho fluidizado, con flujo de gas radial y axial, con capas móviles.
3. Distribución de emisiones de fuentes contaminantes.
4. Procesos de adsorción para la depuración de gases. Esquemas tecnológicos de procesos de adsorción.
5. Tratamiento de aguas residuales por oxidación de impurezas con reactivos químicos (cloración, ozonización).
6. Difusión en un gránulo poroso. Difusión molecular y de Knudsen.
7. Métodos de acondicionamiento de la depuración de gases.
8. Tratamiento térmico de residuos sólidos. Tipos de hornos de neutralización.
9. La ecuación del reactor de mezcla ideal.
10. Métodos de purificación de gases por membranas.
11. Hidrodinámica de capas granulares fluidizadas.
12. Condiciones de fluidización.
13. Fundamentos de la captación de aerosoles por precipitadores electrostáticos. Factores que afectan su desempeño.
14. Neutralización térmica de gases. Neutralización térmica de gases con recuperación de calor. Tipos de hornos de tratamiento térmico.
15. Fundamentos de los procesos de extracción de tratamiento de aguas residuales.
16. Modelo de un reactor de flujo pistón.
17. Fundamentos de los métodos químicos de purificación de gases (irradiación de flujos de electrones, ozonización)
18. Hidrodinámica de capas granulares inmóviles.
19. Equilibrio en el sistema "líquido - gas".
20. Depuración bioquímica de gases. Biofiltros y biodepuradores.
21. Purificación bioquímica - los fundamentos del proceso. Aerotanques, metatanques.
22. Modelos idealizados de reactores catalíticos. Balances de materia y calor.
23. Tipos de contaminantes de las aguas residuales. Clasificación de los métodos de limpieza (separación, métodos regenerativos y destructivos).
24. Frente de adsorción. adsorción de equilibrio. Frente de adsorción estacionario.
25. Equipos colectores de polvo - ciclones. Secuencia de cálculo de ciclones.
26. Métodos de separación de impurezas mecánicas: decantadores, hidrociclones, filtros, centrífugas).
27. Concentración - como método de tratamiento de aguas residuales.
28. Frente de adsorción. adsorción de equilibrio. Frente de adsorción estacionario.
29. Fundamentos de flotación, coagulación, floculación.
30. Intercambio de calor (masa) durante la adsorción.
31. La secuencia de cálculo del absorbedor empacado.
32. Base física para la intensificación de los procesos de tratamiento de aguas residuales (métodos magnéticos, ultrasónicos).
33. Procesos de transformación sobre una partícula porosa.
34. La secuencia de cálculos de adsorbedores.
35. Desorción: un método para eliminar las impurezas volátiles de las aguas residuales.
36. Tratamiento de aguas residuales por adsorción.
37. El concepto del grado de uso de las partículas de catalizador.
38. Distribución de emisiones de fuentes contaminantes.
39. Destilación y rectificación en la depuración de aguas residuales.
40. Adsorción fuera de equilibrio.
41. Ósmosis inversa y ultrafiltración.
42. Isotermas de adsorción. Métodos de determinación de isotermas de adsorción (peso, volumen, cromatográfico).
43. Fundamentos de la oxidación en fase líquida de aguas residuales bajo presión.
44. La fuerza motriz de los procesos de transferencia de masa.
45. Tratamiento de aguas residuales por neutralización, recuperación, precipitación.
46. Ecuaciones de balance térmico y de materia de un adsorbente.
47. Equipos colectores de polvo - ciclones. Secuencia de cálculo de ciclones.
48. Purificación bioquímica - los fundamentos del proceso. Aerotanques, metatanques.
49. Fundamentos de la captación de aerosoles con precipitadores electrostáticos. Factores que afectan su desempeño.
1. Equipos, instalaciones, fundamentos de diseño de procesos químico-tecnológicos, protección de la biosfera frente a emisiones industriales. M., Química, 1985. 352p.
2. . . Concentraciones Máximas Permisibles sustancias químicas en el ambiente. L. Química, 1985.
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diez. . Fundamentos teóricos de la protección del medio ambiente (apuntes de clase). IK SB RAS - NSTU, 2001 - 97s.