Материальные загрязнения

Объединение механических и химических загрязнений в одну группу обусловлено тем, что большая часть веществ оказывает на окружающую среду оба рода воздействий. Более того, некоторые виды загрязнений, например, радиоактивные отходы, могут быть отнесены как к материальным, так и к энергетическим загрязнениям.

В основу классификации материальных загрязнений положена среда распространения загрязнений (атмосфера, гидросфера, литосфера), их агрегатное состояние (газообразные, жидкие, твердые), применяемые методы обезвреживания, а также степень токсичности загрязнений.

Следует отметить, что если, например, для химической промышленности характерны токсичные, т.е. ядовитые, отходы, то для машиностроительной промышленности, включая металлообработку - отходы химически инертные и поэтому нетоксичные, например углекислый газ и абразивные материалы. Од­нако необходимо помнить, что абсолютно безвредных отходов не существует. Так, углекислый газ при больших концентрациях снижает в воздухе относи­тельное содержание кислорода, абразивная пыль, попадая на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей и раздражая их, может привести к серьезным заболеваниям.

В соответствие с классификацией материальные промышленные загряз­нения окружающей среды можно разбить на выбросы в атмосферу, сточные во­ды и твердые отходы.

Классификация выбросов вредных веществ в атмосферу установлена ГОСТ 17.2.1.01 -76. Согласно этому стандарту выбросы в воздушный бассейн в зависимости от состава вредных веществ классифицируются по агрегатному состоянию этих веществ (газо- и парообразные, жидкие, твердые и смешанные выбросы) и по массовому выбросу, т.е. массе веществ, выбрасываемых в еди­ницу времени (тонн в сутки). По химическому составу выбросы делятся на группы, а в зависимости от размера частиц - на подгруппы.

В условиях машиностроения и металлообработки наибольшее значение, с точки зрения загрязнения воздушного бассейна, имеют разнообразные пыли - взвешенные в воздухе частицы твердых веществ.

Газ или воздух, в которых неопределенно долгое время находятся во взвешенном состоянии пыль или капельки жидкости, называют аэродисперсной системой - аэрозолем. В аэрозоли пыль или частицы жидкости представляют собой дисперсную фазу, а газ или воздух - дисперсионную среду.

Физико-химические свойства промышленной пыли зависят, в основном, от ее природы, т.е. материала или вещества, из которого она образовалась, а также от механизма ее образования (измельчение, сгорание и т.д.).

Промышленные пыли образуются в процессах:

- дробления и истирания - аэрозоли дезинтеграции;

- испарения с последующей конденсацией в твердые частицы - аэрозоли конденсации;

- горения с образованием в воздухе твердых частиц - продуктов неполного сгорания топлива (дымы).

Механизм образования пыли влияет, в основном, на ее дисперсный со­став.

Аэрозоли в большинстве случаев полидисперсны, т.е. содержат частицы различного размера. Исключение составляют возгоны — пыли, образующиеся в газах при конденсации паров веществ и в процессе химических реакций газооб­разных компонентов. Возгоны могут представлять собой монодисперсные сис­темы с размерами частиц менее 1 мкм.

Структура пыли, т.е. форма ее частиц, зависит как от природы пыли, так и от механизма ее образования. По структуре пыль может быть:

- аморфной - пылинки округлой формы;

- кристаллической - пылинки с острыми гранями;

- пластинчатой - пылинки в виде слоистых пластин;

- волокнистой - пылинки удлиненной формы и т.д.

Жидкие выбросы в атмосферу (туманы) представляют собой аэрозоли, образованные мельчайшими капельками распыленных жидкостей (кислот, ма­сел и др.).

Газообразные и парообразные выбросы, т.е. загрязняющие атмосферу вещества в виде примесей газов или паров, обладают дисперсностью, достиг­шей молекулярного уровня.

Паром называется вещество в газообразном состоянии, когда возможно равновесие с тем же веществом в жидком или твердом состоянии, т.е. при t и р ниже критических.

Если собственно газообразные загрязнения (сернистый газ, окись угле­рода и т.д.) образуются чаще всего в процессе горения, то парообразные приме­си (например, углеводороды) являются результатом процесса испарения. Отметим, однако, что различия между газом и паром в известной мере условно. Так, двуокись углерода принято при любой t называть углекислым газом, а воду в газообразном состоянии - водяным паром.

Основными физико-химическими характеристиками газообразных загрязнений в воздухе являются их химический состав и плотность, а парообраз­ных веществ - летучесть, т.е. скорость испарения при данной температуре, упругость или давление пара и температура кипения. Газо- и парообразные вы­бросы в атмосферу могут быть неорганического, органического или смешанно­го происхождения.

Массовая концентрация всех видов выбросов измеряется в мг/м³ или г/м³ при нормальных условиях, т.е. при t = 20 ° С р = 760 мм рт.ст.

Производственными сточными водами называется воды, использованные промышленными предприятиями и подлежащие очистке от вредных примесей.

Загрязнения стоков разнообразны по дисперсности и агрегатному со­стоянию. Они могут присутствовать в сточных водах в виде химических рас­творов (размеры частиц порядка 10^{-8 см, что соответствует размерам атомов и небольших молекул), в виде коллоидных растворов (с размерами частиц от 10-7} до 10^{-5 см) и в виде грубодисперсных систем (с частицами размером более 10-5 см). К последним относятся эмульсии нерастворимых в воде жидкостей (на­пример, масел), взвешенных в виде более или менее мелких капелек, и суспен­зии - взвеси твердых частиц, размеры которых могут достигать нескольких миллиметров. Дисперсность взвесей часто определяется гидравлической круп­ностью их частиц и представляет собой скорость оседания (или всплывания) в спокойной воде, мм/с.}

Производственные сточные воды характеризуются рядом параметров - количеством и физико-химическими свойствами растворенных, эмульгированных и взвешенных веществ, степенью их токсичности, жесткостью (свойством, обусловленным присутствием в стоках растворенных солей кальция и магния), щелочностью, кислотностью, органолептическими характеристиками (запах, цвет, привкус) и т.д.

Массовая концентрация загрязнений в стоках измеряется в миллиграммах или граммах на м³.

Важной характеристикой сточных вод является водородный показатель рН. Величина рН характеризует степень кислотности водных растворов. Хими­чески нейтральные стоки имеют нейтральную реакцию (рН = 7,0). Меньшее или большее значение рН указывает собственно на кислую или щелочную ре­акцию сточных вод.

Производственные сточные воды подразделяются на условно-чистые (оборотные) и грязные.

Условно-чистыми, как правило, являются воды от охлаждения техниче­ского оборудования, компрессоров и т.д. Эти воды охлаждаются в заводских прудах или градирнях, очищаются от механических загрязнений и масел и за­тем возвращаются в производство при ограниченной добавке свежей воды. Хи­мический состав таких вод зависит от их назначения, а также от качества ис­пользованной для систем водооборота воды и от организации технологического процесса.

Грязные сточные воды, как по количеству, так и по составу различны не только для разных производств, но и для цехов, и отдельных установок одного и того же предприятия. Например, стоки гальванического цеха машинострои­тельного завода резко отличаются от стоков кузнечного или механического це­хов.

Для рационального выбора метода обезвреживания, производственные сточные воды классифицируются по:

- происхождению содержащихся в них веществ (органические, неоргани­ческие, смешанные);

- их концентрации;

- физическим свойствам (температура кипения, температура плавления, температура разложения) и т.п.

Промышленные твердые отходы делятся на два основных вида: токсич­ные и нетоксичные.

Их можно так же классифицировать на металлические, неметаллические и комбинированные. Неметаллические отходы подразделяющем на химическиинертные (отвалы пустой породы, зола и т.д.) и химически активные (резина, пластмассы и т.д.). К комбинированным отходам относится всевозможный промышленный и строительный мусор.

Основная масса твердых отходов машиностроения и металлообработки нетоксична. Это, главным образом, металлические отходы, а также окалина, шлаки, зола, отходы дерева, пластмасс, резины, тара, всякого рода мусор. При­мерами токсичных твердых отходов могут служить шламы гальванических це­хов и травильных участков.