Grup int : Profesorii din învmântul preuniversitar
Tehnologii ecologice
CUPRINS
TEMA NR. 1. Ele me nte gene rale de ecologie indus triala
Pag.
4
4
TEMA NR. 2. Surse le de poluare ale me diului
8
8
9
10
2.4. Principa lele efecte ale surselor de poluare asupra mediului
11
18
TEMA NR. 3. Factorii de me diu. Tehnici de preve nire i protecie ai acestora
19
19
33
50
TEMA NR. 4. Metode de ecologizare în seciile de pre lucrri mecanice
55
55
4.2. Scopul i locul procesului tehnologic ca sistem în ansamblul societii comercia le
constructoare de maini.
56
4.3. Principa lele noxe care rezult în urma operaiilor de achiere. instalaii pentr u
captarea i reinerea noxelor.
57
4.4. Dispozitive de captare a noxelor la strungur i, freze i maini de gur it.
58
4.5. Particular iti ale insta laiilor pentru captarea i reinerea noxelor la operaiile de prelucrri mecanice de polozare, rectificare, curire, tiere, lefuire
63
66
69
73
75
76
78
INTRODUCERE
Poluarea i protecia mediului industrial sunt considerate la ora actual probleme de mare importan cu care se confrunt umanitatea în general. Transformrile care au loc la nivel global în ceea ce privete mediul înconjurtor, impun gsirea unor soluii fundamentate teoretic i conceptual, pentru meninerea echilibrului ecologic al planetei.
Grija pentru mediul înconjurtor nu este un fenomen cu totul nou. În mod izolat, legi pentru protejarea mediului înconjurtor i a vieii slbatice, au fost adoptate i în trecut.
Înc din antichitate, filosoful grec Heraclit a spus: “Sntatea omului este reflexia
sntii pmântului”
Revoluia tehnico-tiintific desfurat concomitent cu explozia demografic - în
special în secolul XX, a dus inevitabil la creterea necesitilor de materii prime, energie, alimente, ap, etc. Acest fapt a accentuat conflictul dintre om i natur, a dus în foarte multe cazuri la apariia unor dezechilibre în natur cu urmri deosebit de grave asupra mediului în care trim.
Dup analiza situaiei sistemului ecologic al planetei care a avut loc la Conferinta
Internationala asupra Mediului de la Stockholm din anul 1972, omenirea a început s fie contient de importana problematicii proteciei mediului înconjurator, dar i de faptul c aceste probleme ale mediului nu pot fi separate de activitatea economic, social i c acestea au implicaii directe asupra calitii vieii.
Pe plan mondial rile dezvoltate industrial fac eforturi uriae în ceea ce privete
introducerea tehnologiilor ecologice în toate sectoarele de activitate. Tehologiile nepoluante
sunt scumpe dar i msurile ulterioare de depoluare a mediului solicit sume însemnate. Problemele imediate care apar sunt generate de faptul c aceste resurse financiare sunt necesare imediat, în timp ce efectul acestor investiii, mai ales din punct de vedere economic este pe termen lung i este greu de cuantificat. Aceast contradicie de suprafa dintre economic i ecologic, poate fi soluionat pe baza conceptului dezvoltrii durabile.
Este esenial, mai mult ca orcând, ca i Romania s se alinieze la acest concept, în sensul c obiectivele economice i cele ecologice s fie corelate, astfel încât s includ aciuni de protecie a mediului înc din faza de proiectare a unui obiectiv economic sau social, cu scopul de a minimiza efectele negativ e ce le-ar putea produce asupra mediului.
Lucrarea de fa a fost gândit astfel încât s satisfac cerinele minime de
cunoatere ale tehnologiilor i utilajelor de protecie ale mediului industrial - care se întâlnesc în majoritatea societilor comerciale constructoare de maini, analizeaz planurile de invmânt legate de coninutul disciplinelor de specialitate legate de protecia mediulu i industrial i propune completarea curricumului legat de viitorul i importana ecologizrii tuturor sectoarelor de activitate industrial, aplicabil cu precdere în Liceele Tehnologice, în concordan cu recentele reglementri ale învmântului european stabilite prin Programul de la Bologna.
TEMA NR.1
1.1. DEFINIII
Protecia mediului constituie o problem stringent a politicii tuturor statelor lumii i ea trebuie soluionat tiinific, interdisciplinar i interstatal. Pentru a putea înelege mai bine anumite fenomene i termeni ce însoesc noiunile i operaiile de protecie a mediului înconjurtor, vom defini câteva noiuni utile:
Mediul înconjurtor – reprezint totalitatea factorilor naturali i a celor creai prin activiti umane care, în strâns interaciune, asigur meninerea echilibrului ecolo gic, determin condiiile de via pentru om i de dezvoltare a societii.
Protecia mediului înconjurtor (1) - înseamn ansamblul aciunilor de ocrotire i îmbuntire a mediului înconjurtor, de protejare i gospodrire judicioas a resurselor naturale, inclusiv aerul, apa, solul, flora, fauna i eantioanele reprezentative ale ecosistemelor naturale, întreprinse pe plan global sau local, în conformitate cu anumite declaraii i tratate internaionale sau hotrâri ale forurilor legislative din diversele ri ale lumii.
Protecia mediului înconjurtor (2)- aciunea organizat de stat sau de o instituie naional ori internaional, în scopul pstrrii echilibrului ecologic, meninerii i ameliorrii calitii factorilor naturali, asigurrii unor condiii de via i de munc tot mai bune.
Ecologie – tiin care se ocup cu studiul interaciunii dintre organisme i mediul lor de via. Noiunea deriv din cuvintele greceti “oikos” – cas, gospodrie i “logos” – tiin.
Poluare – impurificarea atmosferei (cu particule, gaze sau vapori ,produse artificiale),
sau a apelor naturale de suprafa sau subterane (cu ape uzate menajere, industriale, etc.).
1.2. INTRODUCERE ÎN PROBLEMATICA PROTECIEI
MEDIULUI INDUSTRIAL
Poluarea i protecia mediului sunt considerate la ora actual probleme de mare importan cu care se confrunt umanitatea în general. Transformrile care au loc la nivel global în ceea ce privete mediul înconjurtor, impun gsirea unor soluii fundamentate teoretic i conceptual, pentru meninerea echilibrului ecologic al planetei.
Revoluia tehnico-tiinific desfurat concomitent cu explozia demografic, a dus inevitabil la creterea necesitilor de materii prime, energie, alimente, ap, etc. Acest fapt a accentuat conflictul dintre om i natur, a dus în foarte multe cazuri la apariia unor dezechilibre în natur cu urmri deosebit de grave asupra mediului în care trim.
Se poate afirma cu certitudine c dezvoltarea industrial iraional, urbanizarea
excesiv, explozia demografic, distrugerea masiv a pdurilor, constituie permanent un potenial de presiune cu efecte negative asupra mediului.
Primul semnal de alarm privind situaia sistemului ecologic al planetei a fost tras la Conferina Internaional asupra Mediului de la Stockholm din anul 1972. Treptat omenirea a început s fie contient de importana problematicii proteciei mediului înconjurtor, dar i de faptul c aceste probleme ale mediului nu pot fi separate de activitatea economic, social i c acestea au implicaii directe asupra calitii vieii. Ca urmare, a luat fiin pe lâng
Organizaia Naiunilor Unite, “COMISIA MONDIAL AS UPRA MEDIULUI I DEZVOLTRII“.
Rolul acestei comisii este de a supraveghea evoluia calitii mediului înconjurtor i
de a ateniona statele care prin activitile lor economice, pun în pericol echilibrul ecologic al
planetei.
În aceste condiii în care Comisia Mondial asupra Mediului i Dezvoltrii, precum i o serie de organizaii neguvernamentale fac presiuni asupra guvernelo r care nu se preocup în suficient msura de problematica mediului, a aprut un nou concept: “Conceptul Dezvoltrii Durabile “.
Acest concept, are ca idee central acel mod de dezvoltare economic care asigur
folosirea resurselor naturale aflate în cantiti mari, care asigur folosirea raional a resurselor de energie convenional, care asigur folosirea cu precdere a resurselor neconvenionale de energie i mai ales resursele regenerabile, concomitent cu protejarea i conservarea mediului înconjurtor.
Esena conceptului dezvoltrii durabile este dat de ideea de a conserva patrimoniul
existent în favoarea bunstrii generaiilor prezente i viitoare, patrimoniu ce este constituit din capitalul natural, capitalul produs prin munca oamenilor, dar i din stocul de cunotine tiinifice i tehnologice. Este necesar s înelegem c dezvoltarea durabil trebuie s se implice în gsirea de soluii optime privind dimensionarea economic în toate domeniile, pentru descoperirea i aplicarea tehnologiilor nepoluante.
Un rol important în realizarea acestui concept, îl au agenii economici care trebuie s - i reorienteze tehnologiile spre acele tehnologii mai puin poluante, care genereaz mai puine deeuri, care au consumuri materiale i energetice reduse, care au un impact cât mai redus asupra mediului i care prezint riscuri ecologice reduse.
Referitor la conceptul privind dezvoltarea durabil, exist mai multe opinii în lume, unele pledând pentru stoparea dezvoltrii economice, altele absolutizând rolul mediului.
În primul raport al Clubului de la Roma privind dezvoltarea omenirii, se susine ideea de a nu se absolutiza rolul mediului în detrimentul dezvoltrii economice. În acel raport, se pledeaz pentru o reconciliere între problematica dezvoltrii economice i problematica mediului, în sensul c se susine ideea c acest concept al dezvoltrii durabile trebuie s susin progresul uman, nu numai în câteva ri dezvoltate ale globului i doar pentru câiva ani, ci pentru întreaga planet i pentru un viitor îndelungat.
De aceea, este necesar s înelegem c dezvoltarea durabil trebuie s se implice în
realitatea concret nu numai prin definirea conceptului, dar i pentru gsirea soluiilor optime pentru dimensionarea economic în toate domeniile i în toate rile, pentru aplicarea unor tehnologii nepoluante, a unei agriculturi ecologice i a unei urbanizri raionale, în general pentru protecia mediului pe tot globul pmântesc.
Un rol important în realizarea acestui concept îl au agenii economici, fie privai, fie ai
statului. Printr-o legislaie adecvat, trebuie s li se impun agenilor economici respectarea unor prioriti în ceea ce privete activitatea lor tehnico-economic. Aceste prioriti sunt urmtoarele :
redimensionarea creterii economice, având în vedere o distribuie echitabil a resurselor naturale existente, concomitent cu realizarea unor programe pentru creterea calitii produselor;
conservarea, descoperirea i diversificarea resurselor naturale, întreinerea diversitii
ecosistemelor, supravegherea impactului activitii economice asupra mediului;
reorientarea tehnologiilor actuale spre acele tehnologii mai puin poluante, care genereaz mai puine deeuri, care au consumuri materiale i energetice cât mai
reduse, care au impact mult mai sczut asupra mediului i care prezint riscuri
ecologice minore.
Toate aceste programe, solicit surse financiare ridicate. Tehnologiile nepoluante sunt scumpe dar i msurile ulterioare de depoluare a mediului solicit sume însemnate. Dificultile care se ridic, sunt generate de faptul c aceste resurse financiare sunt necesare imediat, în timp ce efectul acestor investiii, mai ales din punct de vedere economic sunt pe termen lung i este greu de cuantificat. Aceast contradicie de suprafa dintre economic i ecologic, poate fi soluionat pe baza conceptului dezvoltrii durabile.
1.3. MOTIVAREA ALEGERII TEMEI
Excaladarea volumului de noxe generat de progresul industrial,devenit un element de alarm la scar planetar,necesit concentrarea preocuprii pentru gasirea unor soluii performante pentru îndeprtarea sau limitarea acestei primejdii care amenin viaa pe pmânt.
Consider c este absolut necesar formarea în rndul elevilor în special a celor de la învmântul tehnologic a unei preocupri în ceea ce privete ecologia în industria constructoare de maini.
Propun ca profesorii care predau tehnologie în funcie de specializare s trateze i
aspecte legate de ecologizarea proceselor tehnologice,de tehnologii de proces curate.
Tehnica – este activitatea strveche a omului prin care se produc bunuri folositoare, care contribuie la supravieuirea i la îmbuntirea condiiilor lui de trai.
Tehnologia – este cunoaterea tiinific având ca obiect Tehnica (tehno-logos). Tehnologia – este gândirea despre activiti tehnice ale omului tehnic (care gândete, creeaz produce i utilizez). Tehnologia are principii, legi, metode i reete speciale de studiu.
Dezvoltarea tehnologic, progresele tiinifice i tehnice, trecerea de la societatea industrializat la cea postindustrial, informatizat, marile probleme globale create de civilizaie i cu care omenirea se confrunt, determin o atenie corespunztoare educaiei.
Lumea noastr este un a mestec de promisiuni excepionale,de perspective
nelinititoare i izbucniri tehnologice necontrolabile, tehnologia fiind potenial ambivalent,
de om depinzând sensul evoluiei: spre progres, ordine i perfeciune sau spre autodistrugere - fapt ce trebuie s impun o înalt moralitate i responsabilitate în utilizarea imenselor energii i înaltelor tehnologii de care azi omul poate dispune.
Accelerarea schimbrilor i ocul inevitabil al viitorului, impactul dintre tehnologie i
mediul natural sau social, trecerea de la tehnologia forat la înalta tehnologie, reclam o
educaie i o mentalitate tehnologic nou.
Explozia informaional i uzura accelerat a cunotinelor tiinifice, tehnice, ca i
proliferarea, diversificarea i perfecionarea continu a produselor tehnologice, impun educaia în spirit tehnic prin care omul s fie capabil s stpâneasc mai bine i s exploateze mai eficient tehnologia nou.
Realizarea unei culturi de baz în perioada învmântului liceal reclam includerea tehnologiilor ecologice în contextul acestuia, vizând cultivarea unei viziuni de ansamblu, formarea unei atitudini active, morale i responsabile asupra mediului, în raport cu dezvoltarea i exploatarea acestuia – premis pentru o viaã socio-profesional adecvat, într- un univers supertehnologizat i curat.
TEMA NR.2
SURSELE DE POLUARE ALE MEDIULUI
Sursele de poluare ale mediului înconjurtor pot fi grupate în principal, în dou mari categorii i anume:
surse naturale: erupiile vulcanice, furtunile de nisip i praf, ozonul, apele subterane
acide i saline, efectul “El N ino”, cutremurele, incendiile spontane, etc.
surse generate de prezena i activitatea uman: efectul de ser, ploile acide, defririle, creterea populaiei, transportur ile, activitile economice, turismul, etc.
În viitor s-ar putea s apar i alte surse de poluare noi, pe masur ce omul îi extinde
habitatul nu numai pe Pmânt, ci i în spaiul cosmic.
2.1. SURSELE DE POLUARE NATURALE
Dintre sursele principale de poteniali poluani naturali, amintim:
Ozonul (O3). Se tie c este o substan periculoas pentru om chiar în concentra ii mici. Pân acum, omul nu s-a întîlnit cu concentraii periculoase în mediul su ambiant, îns prin zborurile cu avioanele supersonice de mare altitudine, concentraiile de ozon întâlnite, pot deveni periculoase pentru sntatea sa. Trebuie s amintim c ozonul aflat în straturile înalte ale atmosferei este i un protector biologic funcionând ca un ecran împotriva radiaiilor solare ultraviolete.
Ozonul stârnete la ora actual cea mai mare îngrijorare, chiar dac se estimeaz c i bioxidul de carbon, sulfaii, azotaii sau bioxizii de azot sunt poteniali duntori.
Cele mai amnunite studii referitoare la aceast problem s-au fc ut în S UA, care au dus la concluzia c nivelele curente ale ozonului reduc productivitile culturilor de sorg i porumb cu 1% , cu aproximativ 7% culturile de bumbac i soia i cu peste 30% culturile de lucern - pierderile de recolte ajungând pân la o valoare estimat de 4 mil. $ anual.
Furtunile de nisip. Se aprecieaz c în fiecare an, atmosfera transport peste 30 mil.
tone praf. Invazia prafulul nu se face numai printr-un proces de depunere brut, exist i cazuri când presiunea prafului este dramatic, cum se întampl în furtunile de praf din preerii sau din deert, care pot îngropa caravane intregi. Este cunoscut frica locuitorilor Saharei de ravagiile pe care le produce acel vânt purttor de nisip i praf ce transport particule fine, uneori ajungând pân în mijlocul oceanului Atlantic sau trecând peste Mediterana pân în Europa.
Fenomenul polurii cu praf, adus de curenii de aer din regiunile deertice, s-a
manifestat i pe teritoriul rii noastre.
Un gen asemntor de poluare a solului, este produs prin vagabondarea nisipurilor
mictoare, sub form de dune, care purtate de vânt pot acoperi ogoarele prejudiciind
activitatea agricol în anumite perimetre.
Fumul. Înrudit cu praful, fumul din atmosfer produs prin focuri iscate din senin în
savane i pdurile de conifere a cror rin i terebentin înlesnete mult propagarea incendiilor. Un exemplu în acest sens îi constituie recentele incendii din pdurile Australiei i Americii, ce au determinat arderea a însemnate suprafee de pdure.
Nu se cunosc cu precizie mecanismele exacte ale deteriorrii pdurilor, majoritatea oamenilor de stiin cred c un amestec complex de poluani – incluzând ploaia acid, ozonul
i metalele grele - fac ca arborii s devin sensibili la unele stresuri naturale, cum ar fi seceta,
mana, cldura i frigul excesiv, care împreun cauzeaz distrugerea lor.
Apele subterane acide si saline. Un risc mare de poluare îl reprezint apele subterane
care stau în contact cu masivele de sare i alte minerale încrcându-se astfel cu substane impurificatoare sau toxice, devenind periculoase când prin foraj se perforeaz stratul mineralier. Astfel, s-a constatat c apele de min din SUA aruncate, polueaz 20 mii km de curs de ap.
Pe lâng poluanii naturali enumerai mai sus, pe care îi putem stpâni parial sau total,
mai exist unii care nu se pot preveni înc i al cror efect este deosebit de dezastruos pentru omenire. Dintre acetia, amintim erupiile vulcanice i cutremurele, care practic duc la schimbri radicale ale zone lor unde îi exercit activitatea.
De exemplu, erupia vulcanilor schimb continuu forma Anzilor. Amazonul este un produs al Anzilor.
În ceea ce privete modul de prevenire a inundaiilor, se estimeaz c practic 1 dolar SUA investit în îndiguiri împotriva inundaiilor, duce la economisirea a 10 dolari S UA care s- ar datora efectelor dezastrelor neprevzute.
Fenomenul "El Nino" - este un fenomen natural care const în ridicarea aerului cald odat cu vaporii de ap la 10 - 16 km altitudine. Apare astfel un front de blocaj, respectiv o
perdea de aer cald, care oblig norii s se descarce. Acest fenomen însoete uraganele i furtunile i practic influeneaz starea vremii în toat lumea. Ca efecte ale lui amintim:
Coasta Californiei este erodat cu 10 cm/an;
In Isulele Galapagos – ca urmare a înclzirii globale a atmosferei din anul 1982,
cintezoii s-au înmulit foarte mult, practic ei depunând ou de 8 ori/an;
au disprut petii i a înverzit rapid vegetaia din insule.
Fenomenul “El N ino” dateaz de la formarea Oceanului Pacific cu 3-5 mil. de ani în
urm, respectiv de la formarea Istmului Panama care leag cele dou Americi.
2.2. SURSELE DE POLUARE CARACTERISTICE ACTIVITII
UMANE
Omul, ca fiin vie, produce deeuri în primul rând datorit existenei sale proprii i apoi, ca urmare a activitilor depuse în diferite ramuri economice. Multe din aceste deeuri nu sunt biodegradabile, iar unele sunt direct toxice.
Din statisticile fcute, rezult c populaia planetei este în continu cretere, deci
problemele de poluare vor cpta o importan crescând.
Dezvoltarea societii, supune mediul înconjurtor la dou tipuri principale de
presiuni:
prima - este urmarea direct a exploziei demografice i a expansiunii oraelor, ritmul rapid al creterii considerabile înregistrate de industrie, agricultur i alte domenii de
activitate, amplificarea circulaiei i a sistemelor de transport, comunicaii, exploatrii
intensive i extensive a resurselor naturale;
a doua - mult mai puin agresiv i cu caracter predominant sezonier, care decurge din
folosirea mediului înconjurator pentru diferite activiti turistice i de agrement.
Intensificarea activitilor industriale, agricole, de transport, afecteaz atât mediul cât i cadrul general de desfurare a activitilor turistice.
O problem deosebit o pune poluarea aerului produs de industrie , sursele de impurificare cu repercursiuni asupra potenialului mediului, fiind considerate, în ordinea descresctoare a activitii: industria energetic, industria meta lurgic, industria chimic, industria petrochimic, industria materialelor de construcii, industria de prelucrare a lemnului, industria alimentar.
Printre cele mai poluante surse ale aerului se situeaz fabricile de ciment, pulberile de praf ce se pierd în timpul procesului tehnologic, care altereaz puritatea atmosferei, distrugând vegetaia, peisajul, cruia îi dau un aspect mohorât, alung fauna i psrile.
Poluarea apei, are de asemenea, consecine negative pentru mediul urban i turism, contribuind la degradarea unora dintre resursele cu cea mai larg utilizare. Implicaii grave, se creaz în cazul polurii apelor mrii, lacurilor, râurilor i Deltei Dunrii, la care, pe lâng reducerea efectelor relaxante, se produce i o scdere a efectelor biost imulatorii sau terapeutice ale acestora.
Poluarea solului cu diferii poluani provenii fie din apa ploilor contaminate cu ageni poluani, fie direct din deversri de deeuri, pesticide, îngrminte chimice, etc. are, pe lâng urmrile de ordin economic, socio-sanitar i consecine pentru mediul urban i turism prin degradarea apelor freatice i a oglinzilor de ap.
Poluarea sonor reprezint un alt important factor de risc pentru sntatea oamenilor.
Are implicaii i asupra turismului, apariia zgomote lor devin dezagreabile întrucât, majoritatea celor ce practic turismul doresc " un col linitit în natur" care s- i fereasc de tumultul marilor orae sau de zgomotele industriale.
Despre aceti factori poluani i despre rolul lor în poluarea mediului înconjurtor,
vom vorbi în subcapitolul 2.3.
2.3. EMISIILE DE POLUANI
Emisiile de poluani reprezint eliminarea în atmosfer a unor poluani solizi, lichizi sau gazoi din surse punctiforme, de suprafa sau de volum.
Normele de limitare procentual a emisiilor poluante sunt norme privind valorile concentraiilor maxime de poluani admise în atmosfer din diferite activiti economice.
S nu uitm c aerul pe care îl inspirm conine o serie întreag de gaze, cum sunt: N
(78,09 %), O2 (0,94 %), Ar (0,93 %), CO2 (0,03 %) i cantiti mai mici de Ne, Kr, Xe, He,
H2, O3, vapori de ap.
Normele de calitate ale aerului sunt extrem de importante pentru luarea deciziilor în domeniul proteciei aerului, fie c sunt utilizate în evaluri ale impactului unor instalaii industriale asupra mediului înconjurtor, fie c se utilizeaz în supravegherea calitii aerului
drept nivel de referin.
În România Concentraiile maxime admise C.M.A. sunt stabilite prin S TAS
12574/1987 "Aerul din zonele protejate. Condiii de calitate". Ele sunt stabilite astfel încât s se asigure populaia neprotejat împotriva efectelor nocive ale acestor substane. Acest standard nu se refer la calitatea aerului din atmosfera zonei de munc.
Acest standard a fost completat cu ordinul 462/01.07.1993 al Ministrului Apelor, Pdurilor si Proteciei Mediului, cu procedura de reglementare a activitii economice i sociale asupra mediului înconjurtor, conform Legii P roteciei Mediului nr. 137/1995.
2.4. PRINCIPALELE EFECTE ALE SURSELOR DE POLUARE ASUPRA MEDIULUI
Ca s putem lua msurile ce se impun pentru reducerea emisiilor poluante, trebuie de la început s stabilim sursele de poluare, substanele care sunt evacuate în mediu, efectul acestor substane asupra mediului i desigur dup o profund analiz trebuiesc propuse msuri de eliminare sau de reducere a acestora.
Problemele mediului au devenit probleme pentru întreaga lume. Ce se întâmpl în
orice col al planetei ne intereseaz pe toi - de exemplu accidentul nuclear de la Cernobâl din
1986. Arderile pdurilor din Brazilia nu vor afecta numai clima Braziliei, ci i clima noastr. Suprapopularea din rile în curs de dezvoltare poate afecta i clima noastr, economia i stabilitatea politic.
Fondurile pentru Aprarea Mediului, în campania din 1989, listeaz primele opt cele mai mari probleme ecologice, dup cum urmeaz:
Efectul de ser
Antarctica
Toxinele
Alte probleme la fel de importante ar fi subierea stratului de ozon, smogul fotochimic,
conservarea energiei, eroziunea solului i nu în cele din urm, creterea continu a populaiei.
Succesul sau insuccesul încercrii noastre de a cura mediul i de a proteja rezervele
naturale, depinde, în mare parte de capacitatea noastr de a menine populaia sub control.
2.4.1. Efectul de ser
O consecin deosebit de grav a emisiilor de bioxid de carbon, este degradarea continu a stratului protector de ozon, ce are ca rezultat “efectul de ser“ i creterea temperaturilor medii pe glob.
Ozonul este un element important pentru viaa planetei. Formarea ozonului este un
proces complex. Elementul de baz pentru obinerea ozonului este bioxidul de azot (NO 2), care absorbind radiaia ultraviolet se disociaz în oxid de azot i oxigen atomic, conform reaciei:
NO2 + radiaie ultraviolet NO + O ; (2.1)
Oxigenul atomic se combin cu o molecul de oxigen i formeaz ozonul :
O + O2 O3 (2.2)
Menionm c reaciile pot fi i inverse.
Concentraia maxim de ozon se întâlnete la înlimi de (20 - 25) km. Acest strat de
ozon în schimb are un rol protector pentru globul pmântesc, protejându- l de radiaia ultraviolet. Datorit emisiilor în cantiti foarte mari de CO 2 , dar datorit i a altor substane cum ar fi freonul, acest strat de ozon se degradeaz, fapt ce are repercusiuni negative asupra climei pmântului.
Ozonul produs la nivelul solului are efecte negative aupra plantelor i animalelor, în
cantiti mari producând moartea acestora. Pentru acest fapt, este folosit la sterilizarea apei.
Pe fondul diminurii stratului de ozon i a reducerii suprafeelor acoperite cu pduri, diferenele de temperatur dintre zi i noapte vor fi mai mari în zonele tropicale i mai mici în
zonele polare, fapt ce va produce cu siguran topirea unor mari pri din calotele glaciare i inundaii masive în alte zone geografice.
2.4.2. Ploile acide
Alturi de emisiile masive de bioxid de carbon, emisiile de bioxid i trioxid de sulf i consecinele aciunii lor – “ploile acide”, 2constituie un factor esenial în distrugerea vegetaiei, i din pcate sunt tot mai frecvente.
1Ploile acide în sensul polurii, sunt produse prin conversia primar a bioxidului de sulf i a oxidului de azot în acid sulfuric i acid azotic. C iclul este complex i depinde de procesul
de dispersie fizic i de rata de conversie chimic.
Menionm c apa pur are un pH neutru la valoarea 7. Bioxidul de carbon din
atmosfer se dizolv în apa de ploaie reducând pH-ul la 5..6. Oxidul de sulf i azotul
contribuie la diminuarea pH- ului la valoarea 5.0. Valori i mai mici ale pH- ului rezult din
acizi tari produi de folosirea carburanilor. Rezultatele cderii ploilor acide pe sol, sunt
dezastruoase, dac concentraia lor toxic se afl peste limitele admise.
Ca exemplu, putem aminti ploile acide care cad in peninsula Yucatan si în mare parte
în sudul Mexicului, care distrug temple, ziduri, monumente ale civilizaiei Maya, este determinat de puurile petroliere i camerele de fum ale exploatrilor petroliere din zona Golfului Mexic.
2.4.3. Economia
În societatea actual, mediul este sacrificat de multe ori pentru binele economiei. Aceast politic este nechibzuit, datorit distrugerii mediului, care are repercursiuni asupra viitoarelor resurse economice.
Dezvoltarea industriei, agriculturii i a comerului reprezint consecine fundamentale
ale dezvoltrii societii omeneti, dar depinde de noi, modul cum se aplic aceste dezvoltri, ce tehnologii utilizm, cu ce consumuri materiale i de energie, ce preocupri exist pentru reducerea reziduurilor i prelucrarea deeurilor, ce msuri se iau pentru reducerea emisiilor poluante, etc..
Sectorul care dup prerea majoritii specialitilor, este cel mai poluant, este
sectorul industrial. Substanele chimice eliberate în atmosfer în urma proceselor tehnologice din industria chimic, metalurgic, a materialelor de constructii, etc., fie c sunt gaze, substane prfoase, vapor i, substane lichide sau solide, produc o degradare continu i progresiv a mediului pe zone din ce în ce mai mari.
Activitatea industrial
Industria este considerat la ora actual drept cea mai important surs de poluare.
Poluarea industrial pornete de la problema polurii la locul de munc i pân la consecinele ecologice ce intereseaz globul terestru în întregime. Poluarea la locul de munca se caracterizeaz prin prezena substanelor sau factorilor fizici vtmtori în zona locului de munc i poate avea ca urmri, boli profesionale. Exist foarte multe cazuri în care contaminarea produs de un agent poluant nu urmeaz o cale prea lung, ci ajunge direct de la coul uzinei la contactul direct cu organismul uman, prin intermediul aparatului respirator.
Poluarea industrial a mediului ambiant se propag mai ales pe calea aerului i a apei. Pentru poluarea aerului este vinovat atât industria productoare de energie electric, prin
gazele evacuate de la centralele termoelectrice, cât i alte ramuri industriale: metalurgia
feroas i neferoas, industria chimic i a materialelor de construcii.
Mult mai variat este poluarea pe calea apei. Importana acestei poluri crete cu consumul industrial specific de ap, deoarece cu cât acest consum crete, cu atât sunt mai ridicate i posibilitile de rspândire în mediul ambiant a substanelor vtmtoare caracteristice diferitelor procese industriale.
În urma proceselor industriale, se elimin în atmosfer cantiti mari de anhidride,
monoxid de carbon, acizi i baze, oxizi ai diferitelor metale i nemetale, gaze toxice, etc., care
afecteaz în mod deosebit mediul înconjurtor.
Eliminarea în râuri sau lacuri a apelor industriale uzate, ce conin o serie de substane
chimice mai mult sau mai puin toxice, duce la degradarea calitii apei i o face improprie vieii animalelor .
Degradarea continu a mediului înconjurtor, a solului, a apelor i a aerului cu o gam din ce în ce mai diversificat de ageni poluani, reprezint un fenomen al dezvoltrii industriale i constituie astzi o problem major cu care se confrunt omenirea.
Un sector industrial deosebit de poluant este cel al metalurgiei în general i al
metalurgiei extractive în special. În urma proceselor tehnologice specifice acestor sectoare de
activitate se elimin în atmosfer cantiti impresionante de oxizi ai metalelor, oxizi ai
nemetalelor, diverse gaze toxice, etc.
În cadrul sectoarelor de prelucrare la cald ale metalelor, sunt cuprinse procedee de
prelucrare a metalelor prin turnare, laminare, extrudare, acoperiri metalice, precum i procedeele de tratamente termice, termochimice, termomecanice, etc. Deoarece se prelucreaz materiale metalice în stare lichid sau înclzite la temperaturi înalte, în urma acestor procese tehnologice, re zult multe gaze condensate i diverse particule de diferite mrimi.
În urma proceselor de topire i turnare rezult oxizi de fier, pulbere de nisip, pulberi
metalice, emisii de gaze (oxizi de carbon, sulf, azot, hidrocarburi, etc.).
De la curarea piese lor turnate apar emisii de praf i nisip. În urma proceselor
tehnologice rezult gaze, fum, praf, grafit, vapori de ulei. Pentru eliminarea acestor emisii poluante se folosesc : camere de desprfuire, scrubere, baterii de cicloane, filtre, precipitatori electrostatici, etc..
La turntoriile de metale i aliaje neferoase apar diferite emisii, în funcie de natura
materialului prelucrat, astfel:
- la topirea aluminiului se produc emisii de gaze ce conin urme de acid flourhidic i
particule de hidroxid de aluminiu, fluoruri, praf, etc.
- la topirea cuprului rezult: praf, SO2
- la topirea plumbului rezult particule de plumb, praf, oxizi de plumb, CO, CO2, NOx. La temperaturi ridicate, atunci când plumbul vine în contact cu oxigenul din aer se
produce mult zgur. Deoarece zgura trebuie evacuat periodic, au loc degajri intense de oxid de plumb sub form de particule fine de pâ n la diametre de 0,25 µm, respectiv: (44,6-
166) mg/m3. Deoarece aerosolii ce conin plumb provoac saturnismul, acetia trebuiesc
limitai la valori situate sub norme.
- la topirea zincului rezult praf, fum, SO2, etc.
- la topirea alamei i bronzului se degaj particule de cupru i oxid de zinc.
Pentru combaterea acestor noxe se folosesc camere de desprfuire, cicloane, filtre
textile, precipitatori electrostatici sau diferite combinaii ale acestora.
În zonele în care se execut miezuri în cutii calde pot aprea emisii de fenol, aldehide, furfuro l, hidrocarburi.
În depozite, în staiile de preparare ale amestecurilor, la formare i ma i ales la
dezbatere, se produc puternice degajri de praf de cuar.
În atelierele de miezuire, formare, uscare, pot aprea degajri de CO, CO2, SO2,
vapori de acrelein, hidrocarburi nesaturate, praf, care pot duce la îmbolnviri profesionale
(conjuctivite, iritaii diverse - cea mai grav fiind: silicoza - o boal incurabil).
În seciile de tratament termic, în urma proceselor tehnologice, rezult fum (de
exemplu: la clirea în bi) ce conin pulberi silicogene precum i CO, CO 2, NO, CH4. La clirea în ulei, rezult: vapori de ap, vapori de ulei sub form de aerosoli sau cea. La tratamentele termochimice se degaj CO, CO2, NO, CH4, NH3 i hidrocarburi de tip CnHm, etc. La carburarea în mediu gazos utilizarea hidrocarburilor duce la depuneri de negru de fum.
La tratamentele efectuate în bi de sruri, în urma utilizrii cianurilor pot rezulta
vapori foarte toxici de NaCN, KCN, NaCNO, KCNO, HCNO,BaCN2, etc.
În seciile de acoperiri metalice se emit intermitent gaze reziduale cu coninut mare de
vapori acizi, gaze i cea.
Gazele acide, vaporii i ceaa se formeaz mai ales la decapare, cel mai nociv fiind
fumul brun de oxizi de azot. Trebuie împiedicat formarea acidului gazos.
În seciile de forj se degaj puternice emisii de fum, particule de praf, diferite
particule metalice, oxizi ai metalelor (Fe2O3, Fe3O4, CrO, NiO, etc.)
În seciile de laminare se degaj fum, particule metalice fine, under (oxizi de fier).
La operaiile de achiere a metalelor, apar multe achii (pan), pulberi metalice, pulberi ceramice, praf, fum de la arderea metalelor prin achiere, emulsii de rcire -ungere contaminate, zgomote i vibraii.
Diminuarea cel mai mult posibil a noxelor i proiectarea unor utilaje de colectare a emisiilor poluante cât mai eficiente, trebuie s fie o preocupare de baz atât pentru inginerii tehnologi, cât i pentru inginerii proiectani.
Agricultura, silvicultura i zootehnia
Reprezint activiti economice care se bazeaz cel mai mult pe relaiile cu mediul, dar reprezint i surse de poluare, ele devenind elemente de deteriorare ale mediului.
Eroziunea deslnuit de ap este puternic influenat de defriarea pdurior. Legat de acest aspect, nu putem trece cu vederea inundaiile din România din vara anului 2005 , care au afectat peste 80% din suprafaa trii, producând mari pagube materiale i umane.
În ceea ce privete unele animale chiar domestice, cum ar fi caprele, distrug iremediabil vegetaia arborescent în dezvoltare i împiedic regenerarea pdurilor. În savane turmele de elefani distrug culturi i copaci, favorizând extinderea deertului.
Chimizarea necontrolat a agriculturii, face ca o parte din excesul de chimicale neintrate în circuitul ecologic al plantelor, s fie purtate de ploi putând astfel distruge flora i
fauna specific. Un coninut ridicat de nitrai din apa freatic i de suprafa produce efecte vtmtoare la cei care o folosesc ca ap potabil. Pe lâng îngrminteIe chimice, pesticidele amenin tot mai mult calitatea mediului prin faptul c distrug o parte din flora i fauna necesar pentru perfectarea metabolismului ecosistemului.
Creterea populaiei
Brown i Postel au scris în Starea lumii din 1987: Cândva, la mijlocul lui 1986,
populaia lumii a ajuns la 5 miliarde. Pân acum, nici o srbtoare în cinstea acestei “pietre de kilometraj demografice” nu a avut loc. Într-adevr, toi cei care au reflectat asupra acestui fapt, au rmas cu un gust amar legat de presiunea în continu cretere exercitat de populaie asupra pdurilor, terenurilor i sistemelor naturale ale Pmântului”.
Printre alte lucruri, aceasta însemn o nevoie mai mare de energie. N umrul
locuitorilor este insignifiant comparat cu rata de cretere a populaiei. În 1950 triau 2,5 miliarde. Acest numr s-a dublat în 36 de ani. Dei rata de cret ere a populaiei a sczut de la
2% anual la 1,8%, populaia se va dubla în urmtorii 39 de ani.
Aceast rat a urcat la aproape 10 miliarde în 2005. Din nefericire, cea mai mare cretere apare în rile în curs de dezvoltare ale’ Lumii a Treia’, unde media ratei de cretere este de 2,5% (timp de dublare - 25 de ani).
Transporturile.
Reprezint o surs important de poluare, aflându-se în scdere: modul de transport (terestru, maritim, aerian); mijlocul de propulsie (motor cu aburi, motor cu ardere intern, motor electric): locul specific al transportului (urban rutier pe ine; interurban-rutier, feroviar, aerian, naval; internaional-rutier, feroviar, naval, aerian).
Motoarele cu explozie, dei nu produc atât fum i zgur, dau produse de combustibil cu ardere incomplet, între care oxidul de carbon, oxizii de azot i hidrocarburile arse incomplet. Bioxidul de carbon si vaporii de ap ce rezult din arderea combustibililor nu au aciune toxic, dar pot produce efectul de ser. Hidrocarburile nearse dau efecte cancerigene.
Oxidul de carbon este un gaz toxic, iar oxizii de azot au aciune puternic iritant, în
concentraii mari fiind chiar toxice.
Motoarele cu explozie mai elimin în atmosfer înc un agent poluant periculos -
plumbul. Acesta rezult din substane adugate be nzinelor pentru a le îmbunti cifra
octanic. Din atmosfer, plumbul poate ajunge în sol i ap. Concentraia maxim admis este
de 2 micrograme de plumb pe metrul cub.
Poluarea produs de mijloacele de transport capt un nou efect prin extinderea
transporturilor aeriene în atmosfer. Datorit efectului negativ ce- l produc noxele emise de automobile pentru sntate, mainile sunt echipate cu convertori catalitici cu proprieti de neutralizare i reinere tot mai performante.
Defriarea pdurilor
Defriarea este o consecin direct a exploziei populaiei din Lumea a Treia. Pdurile sunt tiate pentru eliberarea spaiului (pentru agricultur sau pentru construirea locuinelor), pentru lemn de foc, etc. Ca exemplu putem aminti faptul c între 1973 i 1981, în India s-au defriat 16 % din suprafaa împdurit. Tierea pdurilor are consecine serioase asupra mediului, printre care alunecrile de teren i eroziunea accelerat a solului.
Prin dispariia pdurilor se produce dezechilibrul balanei globale de CO2. Acest lucru duce la înclzirea suprafeei pmântului i la schimbarea structurii precipitaiilor. Alt consecin a defririlor o constituie declinul diversitii biologice din cauza dispariiei unor specii.. Aceast catastrof poate fi comparat cu cea a dispariiei dinozaurilor i a multor alte specii disprute cu milioane de ani în urm. Dac atunci extincia s-a datorat unor cauze naturale, de aceast dat se va datora omului.
Resursele energetice
În rile industrializate nu presiunea populaiei este o problem, ci mai degrab,
cererea pentru mai multe bunuri i energie, la fel ca i nevoia de locuri de munc. Din cauza aceasta, chiar i o cretere mic a populaiei în rile industrializate duce la o cerere mai mare de energie i de bunuri, într- un ritm mult mai mare decât într-o ar care are un standard de viat mai sczut.
Populaia Americii de Nord, adic 5% din populaia globului, consum 35% din
resursele Pmântului. S UA contribuie singur cu 21% la poluarea atmosferei, prin gazele cu efect de ser.
Consumul mare de bunuri duce la creterea problemelor legate de activitatea casnic, a
fabricrii i a depunerii materialelor nefolositoare, care reprezint o ameninare pentru apele subterane. În cazul depozitrii materialelor nefolositoare în apa mrii aceast problem se extinde la viaa marin.
La urm, dar nu ultim ca importan, este problema energiei. Cantitatea exact de
combustibili fosili pe care pmântul ne-o mai poate oferi este greu de calculat, deoarece pot fi
descoperite rezerve înc neutilizate. Dup Brown i Postel, în 1986, aproape jumtate din petrolul descoperit a fost consumat. Estimativ, rezervele de energie rmase sunt (1986): petrol: 32,5 ani, gaze naturale: 58,7 ani, crbune: 226 ani.
Cât timp vor mai ajunge aceste resurse depinde i de cum le folosim. În plus i producerea, cât i consumul de energie au impact asupra mediului.
• Turismul
Deosebit de grav este poluarea peisajului, unul dintre cele mai valoroase resurse ale potenialului turistic. Factorii de degradare ai peisajului se regsesc în ansamblul factorilor cu aciuni distructive asupra elementelor sale componente (vegetaie, faun, reea hidrografic, etc.), la care se adaug tierile nedirijate de pduri, depozitarea necontrolat a deeurilor industriale i menajere, realizarea de construcii neaspectuoase sau neadecvate locului, etc. - acestea fiind numai câteva aspecte dintre cele care urâesc natura, tocmai acolo unde este mai cutat pentru frumuseea ei.
2.4.4. Poluarea sonor.
Unde le mecanice, reprezentate prin trepidaii, sunete, infrasunete i vibraii ultrasonore, polueaz mediul urban creând efecte psihologice epuizante. Zgomotul urban, chiar la intensitate egal cu cel natural, este mult mai vtmtor pentru sntate.
Zgomotul se caracterizeaz prin intensitate, durat i frecven. În mod practic, se consider c limita de suportabilitale pentru om este de 65 de decibeli. În general, cele mai înalte nivele de zgomote se întâlnesc în halele industriale, dar aceast problem este de resortul specific al proteciei muncii, care impune anumite limite pentru intensitatea zgomotului i recomand utilizarea de cti sau buoane antifonice.
În marile orae sursele de zgomot sunt reprezentate de transporturi. În acest sens, zgomotul este direct proporional cu intensitatea traficului i cu viteza autovehiculelor. Pe lâng transportul terestru mai trebuie luat în considerare i aviaia supersonic.
În faa flagelului zgomot, se impun urmtoarele msuri:
disciplina personal i colectiv la locul de munc;
msuri tehnice care privesc ecranarea sursei de zgomot;
utilizarea de materiale de construcii izolante din punct de vedere fonic pentru construirea locuinelor, etc.
2.4.5. Poluarea radioactiv.
Poluarea radioactiv a mediului a cptat o importan deosebit odat cu prepararea i utilizarea pe scar larg a substanelor radioactive. Acestea emit radiaii ionizate care pot deveni extrem de periculoase pentru orice vietate dac nu se iau anumite msuri de protecie.
Iradierea Terrei cu raze cosmice depinde i de câmpul magnetic terestru care joac rol selector i chiar depozitar al particulelor din razele cosmice. Din faptul c viaa pe Pmânt
continu s se dezvolte deducem c radiaia cosmic nu a întrecut limitele de suportabilitate
ale organismelor vii.
Odat cu trecerea aviaiei la altitudini mari, în atmosfer, acolo unde ecranul atmosferic nu mai poate atenua fluxul de raze cosmice, pericolul de iradiere apare mai grav i este cu atât mai mare în timpul furtunilor magnetice.
În afar de componenta magnetic a radiaiilor omul mai este expus i la componenta tehnic cauzat de prezena în scoara Pmântului a numeroase elemente radioactive.
Doza total de iradiere la care este expus omul din fondul natural de radiaii depinde de organism, de altitudine i parcularitile solului. O mul este supus iradierii i prin investigaii medicale, este vorba de radioscopii, radiografii i tratamente radiologice.
O mare importan în creterea fondului terestru de radiaii o au i experienele cu
bombe nucleare, în emisfera nordic înregistrându-se cele mai multe experiene.
Efectul biochimic al radiaiilor se crede a fi rezultatul formrii de radicali liberi de
OH i H obinui din coliziunea particulelor ionizante sau a ionilor indui cu molecule de
ap. Radicalii liberi reacioneaz cu macro-moleculele organice sau între ei, pentru a forma H2O2 (ap oxigenat), un puternic agent oxidant. Un alt tip de radical liber, HO2 este format prin interaciunea dintre radicalul H cu oxigen celular.
Interaciunea acestor radicali liberi i a H2O2 cu celule organice (acizi nucleici,
proteine, lipide i carbohidrai), duce la o gam larg de “stricciuni”: ruperi ale catenei de
ADN, aberaii cromozomiale, mutaii i în final la moartea celulei.
Unele organe sunt mult mai sensibile la radiaie decât altele. În general cele mai
radiosenzitive sunt acelea care se înmulesc foarte repede. De aceea, când întregul corp este expus radiaiilor, trebuie avut în calcul factorul de risc/mas pe fiecare organ în parte.
Energia nuclear.
Baza teoretic a unui reactor nuclear este o reacie în lan care se declaneaz când un neuron interacioneaz cu izotopul 235U. Fiecare coliziune produce o explozie a atomului de uraniu, care se dezintegreaz într-un numr de produse cu mas atomic mai mic. Urmarea sunt radiaiile , i i unul sau mai muli neuroni cu o energie imens. Neuronii reacioneaz cu ali atomi de 235U i se produce o reacie în lan. Cantitatea de energie eliberat la fiecare coliziune este de 200 MeV.
Sursele pentru combustibilul nuclear sunt dou zcminte de uraniu: bioxidul de uraniu (blenda neagr) i urano-vanadatul de potasiu (K2O 2U2O V2O5 3H2O, carnotit). În S UA, jumtate din zcminte se gsesc în mine de adâncime, iar restul este ob inut prin mineritul de suprafa.
Un alt pericol pentru mediu este splarea marii cantiti de minereu radioactiv.
Splarea este un pericol pentru izvoare i apele de adâncime.
Cea mai mare problem a industriei energiei nucleare este îns eliminarea
comb ustibilului folosit. Aproape 1/3 din combustibilul nuclear ce se afl în folosire este înlocuit în fiecare an. Pe ntru un reactor de 1000 MW, acesta se ridic la 33 tone de material foarte radioactiv care va fi un pericol pentru mediu i pentru sntate în urmtorii 10.000 de ani.
2.5. DEEURILE INDUSTRIALE
Sunt reprezentate de produsele secundare rezultate din procesele industriale de producie, care nu au o utilizare direct, necesitând prelucrri ulterioare pentru reintroducerea lor în circuitele productive sau pentru depozitare fr riscuri de poluare.
Orice segment industrial este productor de deeuri industriale într-o msur mai mare sau mai mic. Dimensionarea sau eliminarea acestor deeuri se poate realiza prin:
regândirea proceselor tehnologice productoare de deeuri i înlocuirea lor cu
tehnologii ecologice;
înlocuirea materiilor prime care pot fi surse directe de poluare sau devin poluante în procesul de prelucrare;
înlocuirea produselor care sunt obinute din materii prime poluante sau prin
procedee poluante;
educarea populaiei prin contientizarea faptului c de fiecare individ depinde
viitorul curat al planetei, oricât de mic contribuie ar aduce fiecare în acest
sens;
respectarea legislaiei în domeniu i impunerea aplicrii în toate domeniile de
activitate a „tehnologiilor de proces curate”.
TEMA NR.3
FACTORII DE MEDIU. TEHNICI DE PREVENIRE I PROTECIE AI ACESTORA
3.1. FACTORUL DE MEDIU – AERUL
Înveliul de aer care înconjoar Pmântul este numit Atmosfer. Atmosfera este
alctuit din mai multe straturi aezate în urmtoarea ordine de la suprafaa Pmântului:
Troposfera - este stratul care vine în contact cu suprafaa Pmântului, are o grosime medie de 12 m (6 – 8 m la poli i 16 – 18 m la Ecuator), temperatura scade pe vertical în medie cu 6,5oC pe km, presiunea scade în medie pe vertical de la 760 la 190 mm coloan de Hg;
Stratosfera - are o grosime medie de 23 km (msurat de la limita superioar a troposferei), temperatura este constant la –56,5oC, presiunea scade de la 190 mm Hg la 9 mm Hg;
Mezosfera - are o grosime medie de 45 km (msurat de la limita superioar a stratosferei), temperatura este variabil pe vertical (de la –56,5oC la –95oC la straturile superioare), presiunea scade de la 9 la 0,015 mm coloan de Hg;
Termosfera - se extinde pân la 1000 km (msurai de la suprafaa Pmântului), temperatura ajunge pân la 2000oC, presiunea este foarte redus (sub 0,001 mm Hg);
Exosfera - ajunge pân la înlimea de 3000 km (msurai de la suprafaa Pmân tului),
densitatea aerului este foarte redus (vid aproape complet), temperatura fiind de –273oC.
Stratul care influeneaz direct i indirect viaa pe Pmânt este troposfera. Aici au loc
majoritatea fenomenelor meteorologice i se fac simite influenele activitilor de pe scoara terestr.
În troposfer sunt concentrate 80% din masa atmosferei i 90% din cantitatea vaporilor de ap. Troposfera mai conine microorganisme, pulberi de diferite mrimi i proveniene, particule radioactive, etc.
3.1.1. COMPOZIIA AERULUI
Aerul reprezint un amestec de gaze, unele permanente i în cantiti constante, altele cu caracter periodic sau aleatoriu i cantiti variabile. P rincipalele gaze permanente care intr în compoziia aerului sunt: azot – 78,09%, oxigen – 20,93%, bioxid de carbon – 0,03 –
0,04%, alte gaze (heliu, neon, kripton, xenon, radon, ozon) – 0,01%. Aerul mai conine
vapori de ap, pulberi, diferite microorganisme.
Aerul este indispensabil vieuitoarelor aerobe, iar constana sa în oxigen se datoreaz în primul rând fotosintezei (proces natural în care plantele verzi i unele microorganisme
sintetizeaz substanele organice sub influena luminii solare, din ap cu sruri minerale i
bioxid de carbon din aer).
Oxigenul este un element permanent din compoziia aerului, constant din punct de vedere cantitativ (variaiile nu depesc 0,5%) i indispensabil vieii.
Scderea accentuat a procentului de oxigen din aer duce la apariia unor boli grave la animale i om, iar la concentraii de 7-8% se produce moartea.
Azotul este un element permanent i constant din compoziia aerului. Este un gaz inert, fr aciune fiziologic i are rolul de a anula aciunea nociv a oxigenului pur prin diluarea acestuia.
Bioxidul de carbon la conce ntraii normale din aer (0,03–0,04 )% nu influeneaz organismele. Este un gaz mai greu decât aerul, incolor i fr miros. Concentraia bioxidului de carbon în aer crete în zonele industriale sau aglomerate i se datoreaz emisiilor în atmosfer a gazelor de la diverse procese tehnologice, a celor de eapament de la autovehicule care funcioneaz cu combustibili lichizi. La concentraii mari de bioxid de carbon (8–10)% în aerul inspirat de animale i om se produce oprirea respiraiei (moartea).
Ozonul reprezint forma alotropic a oxigenului i se formeaz prin ataarea unui
atom de oxigen la molecula de oxigen sub aciunea descrcrilor electrice din atmosfer, a radiaiilor cosmice etc. O zonul apare în pturile superioare ale atmosferei i coboar spre sol, fiind întâlnit în special deasupra pdurilor, a apelor, câmpiilor i la munte.
Gazele rare care intr în compoziia normal a aerului nu au cunoscut o aciune nociv asupra organismelor.
Vaporii de ap au mai multe surse de provenien: din evaporarea de la suprafaa întinderilor de ap, din procesele respiratorii ale florei i faunei i din anumite procese industriale.
Pulberile din aer, denumite i praf atmosferic, au diferite dimensiuni i formeaz cu aerul un amestec eterogen de tipul gaz – solid (G–S ), în care faza continu (mediul de dispersie) este aerul, iar faza discontinu (dispersat) este reprezentat de particulele solide (F ig. 3.1).
Fig. 3.1. Diametrul diferitelor tipuri de particule din aer.
Distribuia pulberilor în atmosfer nu este uniform, aceasta depinde atât de însuirile particulelor (form, dimensiune, natur, structur i încrctur electric), cât i de însuirile mediului de dispersie – aerul (umiditate, temperatur, prezena curenilor de aer).
Aciunea pulberilor asupra organismelor animalelor i omului depinde de dimensiunile i compoziia chimic, precum i de reacia respectivelor organisme. Aciunile principale ale pulberilor pot fi de natur toxic, alergic, cancerigen, iritant, infectant, provocând diferite boli numite în general conioze.
Compuii gazoi din aer care au aciune nociv sunt: amoniacul (NH3), hidrogenul sulfurat (H2S) i oxidul de carbon (CO).
3.1.2. POLUAREA AERULUI
În general sursele de poluare se împart în: surse mobile i surse staionare. Acestea la rândul lor se pot clasifica dup mai multe criterii. Indiferent de criteriul de clasificare cea mai periculoas poluare este cea provenit din sursele accidentale. Dac poluarea provenit din
alte surse poate fi anticipat, controlat i limitat, poluarea accidental, indiferent de tipul
factorului de poluare (fizic, chimic sau biologic) poate produce dezastre ecologice.
Sursele mobile de poluare sunt constituite din emisiile în aer a motoarelor ce
echipeaz autovehiculele terestre, aeriene, navale.
Sursele staionare de poluare sunt reprezentate de unitile productoare de energie,
diferite instalaii productoare de substane chimice, uniti care utilizeaz substane chimice
volatile etc.
3.1.3. PROCEDEE I INSTALAII PENTRU PRO TECIA AERULUI
Sursele de poluare evacueaz în atmosfer substane care nu intr în compoziia normal a aerului. În atmosfer are loc un proces natural de autoepurare, care depinde de factorii meteorologici. Autoepurarea, în cele mai multe cazuri, nu poate neutraliza sau diminua efectele nocive pe care substanele poluante le au asupra omului, animalelor i vegetaiei.
Procedeele de purificare se pot grupa în dou mari grupe:
procedee fizice de purificare, care au la baz principiile curgerii fluidelor polifazice a
cror faze se pot separa în câmp gravitaional, centrifugal sau electrostatic, sonic, pe
diferite materiale filtrante etc.
procedee chimice de purificare care se bazeaz pe reaciile chimice pe care substanele
poluante le pot realiza cu alte substane chimice, rezultând produi care nu sunt nocivi omului, animalelor i vegetaiei (procedee catalitice).
La alegerea procedeului de epurare trebuie s se in seama de particularitile fiecrui
proces generator de substane poluante, de propriet ile substanelor poluante sau a fazelor
amestecului eterogen.
Principalele tehnologii i echipamente de reducere , neutralizare i recirculare a efectelor noxelor ce rezult din procesele industriale specifice industriei constructoare de maini.
Separarea prin sedimentare
La amestecurile eterogene gazoase cu faz solid dispersat, de obicei, faza gazoas este aerul, iar faza solid este constituit din particule solide de diferite dimensiuni. Separarea acestor amestecuri în câmp gravitaional prin sedimentare se realizeaz în camere de desprfuire (camere de sedimentare), care pot fi: simple, cu icane, cu rafturi, cu lanuri etc.
Camera simpl de desprfuire (Fig. 3.2) este o încpere de lungime mare i înlime mic, astfel încât s asigure depunerea tuturor particulelor din aer. Alimentarea amestecului G-S se realizeaz printr-o conduct plasat la o înlime destul de mic, pentru ca viteza amestecului în camer s fie mic (0,2 – 0,4 m/s). Evacuarea aerului curat se face pe la partea superioar, iar particulele solide se colecteaz la partea inferioar a camerei, de unde sunt evacuate periodic.
F ig. 3.2. Camer simpl de desprfuire
Camera de desprfuire cu icane (F ig. 3.3) realizeaz reducerea vitezei amestecului prin montarea în încperea 1 a unor perei-icane 2 sau a unor icane suplimentare 3, care, prin schimbarea sensului de circulaie a amestecului, duc la reducerea presiunii acestuia.
Fig. 3.3. Camere de
desprfuire cu icane
Camera de desprfuire cu lanuri (F ig. 3.4) este format din încperea 1, prevzut cu racordurile de alimentare a amestecului i de evacuare a aerului curat. În interiorul camerei se monteaz lanurile 3 (sau icane verticale), de care se lovesc particule solide, care pierd din energie i se depun.
Fig. 3.4. Camer de desprfuire cu lanuri
Camerele de desprfuire sunt utilizate pentru separarea particulelor solide mari, cu diametrul d > 0,2 mm i au eficiena de separare cuprins între (40–70)%, dar prezint urmtoarele dezavantaje: ocup un volum mare (de la 1 m3 pân la 20 – 30 m3), iar evacuarea fazei solide (depuse) se face manual discontinuu.
Separarea prin inerie
Se realizeaz prin schimbarea brusc a direciei amestecului eterogen G-S (la 180o). În acest caz particulele solide, având o inerie mai mare ca cea a aerului (gazului) îi urmeaz traiectoria, viteza se reduce i se depun la partea inferioar a separatorului.
Aceste separatoare sunt folosite la separarea fazelor unui amestec G-S în cazul
instalaiilor pneumatice de transport.
Separarea prin inerie i impact se realizeaz prin schimbarea brusc a direciei amestecului G-S prin amplasarea în cale a unui obstacol. Aerul (gazul) ocolete obstacolul, pe când particulele solide, care au densitate mai mare i implicit inerie mai mare, se ciocnesc de obstacol i ricoeaz dup o direcie care face cu normala în punctul de impact un unghi egal cu cel de inciden. Pentru mrirea randamentului de separare, icanele pot fi acoperite cu diferite materiale adezive.
Separatoarele cu jaluzele (F ig. 3.5) funcioneaz pe principiul ineriei i ocului. Particulele se lovesc de jaluzelele dispuse oblic, ricoeaz spre partea inferioar a separatorului de unde sunt evacuate de curentul inferior de gaz.
Fig. 3.5. Schema separatorului cu jaluzele (a): 1 – conduct de alimentare a amestecului;
2 – conduct de evacuare a depunerilor solide într-un curent de aer inferior; 3 – co de
evacuare a aerului purificat; b – procesul de separare pe jaluzele.
Separarea în câmp centrifugal
Operaia de separare a unui amestec eterogen sub influena forei centrifuge se numete centrifugare, iar utilajele care realizeaz separarea se numesc centrifuge.
Centrifugarea se produce în câmpul forelor centrifuge care este mult mai puternic
decât câmpul gravitaional (sedimentarea) sau decât câmpul de presiune (filtrarea).
Prin centrifugare se poate realiza: accelerarea sedimentrii i a filtrrii, desecarea
materialelor solide (uscarea prin eliminarea înaintat a lichidului, limpezirea lichidelor cu
procent mic de faz solid).
Centrifugele pot avea tamburul antrenat în micare de rotaie sau poate fi fix, când amestecul este alimentat tangenial cu vitez mare.
Centrifugele cu tambur antrenat realizeaz separarea amestecurilor dup principiul
sedimentrii, când tamburul nu este perforat i pe principiul filtrrii când tamburul este perforat.
Centrifugele fr elemente în micare realizeaz separarea fazelor amestecului, centrifugând amestecul cu vitez mare, tangenial într-o camer de separare. Aceste aparate poart denumirea de cicloane pentru separarea amestecurilor cu mediu de dispersie gazos.
Ciclonul (F ig. 3.6) funcioneaz pe baza câmpului de fore centrifuge creat datorit energiei cinetice a mediului de dispers ie gazos. În câmpul de fore centrifuge din ciclon separarea este mai mare de 5…..2.500 ori fa de separarea în câmp gravitaional
Un ciclon este format dintr-o manta cilindric vertical, continuat în partea inferioar cu o manta conic. Amestecul este alimentat cu o vitez mare (10–70) m/s pe la partea
superioar a ciclonului, printr-un racord de intrare amplasat tangenial sau axial, astfel profilat încât s imprime amestecului o micare de rotaie elicoidal descendent, ctre partea conic a aparatului.
Particulele solide, datorit greutii lor, se depun, iar gazul purificat urc în tubul central de evacuare. Separarea amestecurilor se bazeaz pe mrimea acceleraiei centrifuge a
particulelor solide dirijate (prin construcia special a gurii de alimentare) spre partea de jos a ciclonului. În zona în care tubul central 5 se termin, datorit creterii brute a seciunii, viteza amestecului scade foarte mult. Particulele solide fiind grele cad i alunec pe peretele conic spre ecluz, iar gazul se ridic prin tub, prsind ciclonul.
În ciclon curentul de gaz care se rotete se comport ca o sit cu ochiuri de o anumit
dimensiune.
a-ciclon cu intrare tangenial; b- ciclon cu intrare axial;
1 – racord de intrare a amestecului G-S; 2 – manta cilindric; 3 – manta conic;
4 – ecluz pentru evacuarea
pentru ieirea gazului purificat; 6 – pies profilat pentru producerea micrii elicoidale a amestecului.
Randamentul separrii amestecurilor G-S în câmp centrifugal în dispozitive statice (cicloane) poate fi mrit prin: folosirea mai multor cicloane cu diametre mai mici, montate în baterii numite multicicloane; folosirea unor spirale pentru mrirea câmpului centrifugal, sau a unor rozete .
Separarea amestecurilor eterogene G-S se poate face i în separatoare centrifugale
aezate orizontal. Alimentarea amestecului i evacuarea gazului pur se face axial. Separatorul centrifugal axial poate lucra i în poziie vertical, dar cu o diversitate corespunztoare a conductelor prin care sunt transportate cele dou faze separate.
Separarea prin filtrare
Operaia prin care faza solid dispersat într- un mediu gazos este reinut pe un anumit material poart numele de filtrare , iar utila jele care separ amestecurile eterogene prin reinerea fazei disperse pe materiale filtrante se numesc filtre.
În general, filtrarea este un proces hidrodinamic de curgere a unui amestec fluid printr-
un mediu poros. C urgerea se realizeaz datorit unei fo re motrice creat de diferena de presiune aplicat între cele dou pri separate de mediul poros.
Diferena de presiune poate fi realizat de pompe centrifuge, pompe cu piston, pompe de vid, sau folosind presiunea hidrostatic a coloanei de suspensie ce urmeaz a fi filtrat.
Operaia de filtrare se folosete fie pentru obinerea fazei dispersate (solid, lichid sau
gazoas) dac prezint importan, fie pentru epurarea mediului de dispersie (gazos), fie pentru obinerea ambelor faze, când acestea pre zint importan.
Operaia de filtrare înlocuiete operaia de sedimentare în cazurile când particulele solide sedimenteaz foarte greu (diferenele între densitile celor dou faze sunt foarte mici).
Viteza de filtrare este direct proporional cu diferena de presiune ce se afl între cele
dou pri separate de materialul filtrant i este invers proporional cu gradul de colmatare a materialului filtrant, respectiv cu rezistena opus de porii materialului filtrant i ai precipitatului depus pe acesta. Deci, rezistena la filtrare reprezint suma rezistenelor materialului filtrant i a stratului de faz dispersat depus.
Materialele din care sunt realizate suporturile filtrante pentru separarea amestecurilor
G-S, se aleg în funcie de natura mediului de dispersie i a fazei dispersate. Acestea pot fi: straturi de nisip, straturi fibroase din azbest, vat de sticl, bumbac, lân, fibre sintetice, site metalice sau din fire de pr, plci poroase din cuar, amot, sticl, grafit.
Principalii parametri care se urmresc în timpul operaiei de filtrare sunt: gradul de separare, rezistena materialului filtrant i debitul de alimentare.
Filtrele cu pânz pot fi: cilindrice, plane (F ig.3.7), cu pânze în serpentin, etc.
Fig. 3.7. Schema filtrului cu pânz.
a) cilindric;
b) plan.
Cele mai folosite sunt filtrele cu saci, formate dintr- un numr mare de saci de form cilindric, care au la captul superior un dispozitiv de scuturare, sau sunt prevzute cu instalaii de curire cu jet de aer. Sacii sunt grupai în dou seciuni, care se afl pe rând în faza de filtrare sau în faza de curire. În faza de filtrare amestecul format din gaz i particule
solide, suflat de un ventilator, intr în saci, gazul trece prin saci, în timp ce particulele solide
sunt reinute de materialul sacilor sau, dac sunt mai grele, se depun la baza sacilor.
Materialul filtrant poate fi bumbac pentru temperaturi ale amestecului de pân la 70 –
80oC; lân pân la 80 – 90oC; fibre din materiale plastice, pân la 140 – 285oC i site metalice
pentru temperaturi ale amestecului de pân la 530oC.
Separarea prin inerie se realizeaz prin schimbarea direciei de curgere a amestecului. Particulele solide nu pot schimba la fel de rapid direcia de curgere precum gazul (aerul) i se ciocnesc de suprafaa filtrant (de fibrele acesteia) i între ele.
Separarea prin sedimentare se realizeaz la viteze mici ale amestecului, particulele mari i grele se depun pe suprafaa filtrant.
Separarea prin difuziune se realizeaz datorit partic ulelor prin stratul de la
suprafaa fibrei materialului filtrant, datorit micrii moleculare browniene.
Separarea prin fore electrostatice. La micarea aerului prin materialul filtrant apare
un fenomen electrostatic în special la materialele realizate din fibre sintetice. Experimental s-a
constatat c la viteze ale frecrii aerului de 1,4 - 1,7 m/s apar încrcri electrostatice de circa
1200 V (datorit frecrii aerului cu fibrele materialului filtrant). Particulele solide care trec printr-un material filtrant care creeaz un astfel de câmp devin dipoli ce se orienteaz i se deplaseaz în direcia intensitii maxime.
Filtrele electrostatice sunt cele mai recomandate pentru amestecurile gaz-solid, care conin particule a cror dimensiuni variaz în intervale mari de valori i pentru amestecuri gazoase cu temperatur, umiditate i presiune la valori mari sau mici.
Câmpul electrostatic poate fi creat prin montarea unor electrozi de descrcare în
interiorul filtrului (F ig. 3.8). Aplicând o tensiune înalt la aceti electrozi, acetia se descarc,
încrcând particule cu sarcin negativ. Aceste particule sunt atrase de electrozii de colectare, care sunt încrcai pozitiv i sunt montai pe pereii filtrului sau la baza acestuia. Evacuarea particulelor din filtru se face prin scuturare mecanic.
Fig. 3.8. Schema filtrului electrostatic:
1 – electrozi de descrcare
gazului curat; 5 – racord de alimentare a amestecului;
6 – electrozi colectori
Separarea umed
Separarea umed a fazei solide dintr- un mediu de dispersie gazos se bazeaz pe aceleai principii ca i separarea uscat (sedime ntare, filtrare, centrifugare) cu deosebirea c prin acest procedeu se mrete: greutatea particulelor prin umezirea lor, dimensiunile prin aglomerarea mai multor particule (aderente din cauza umezirii).
Instalaiile de epurare a gazelor, care folosesc principiul separrii umede, sunt ma i
complicate i necesit cheltuieli de întreinere i exploatare mult mai mari decât la instalaiile
de separare uscat. Aceste instalaii au în componen echipamente de transport, pulverizare i
colectare a apei, echipamente de evacuare a noroiului rezultat din antrenarea particulelor
solide în ap, generatoare de cea sau spum, etc.
Avantajele separrii umede constau în:
se pot epura gaze cu temperaturi ridicate, prin acest procedeu rezultând i o reducere a
temperaturii gazului curat evacuat;
la evac uarea fazei depuse fcându-se sub form de ap impurificat sau noroi, nu se mai degaj praf;
debitul de alimentare a amestecului de separat este constant;
transportul fazei depuse se face prin mijloace mecanice (instalaii de transport prin conducte i po mpe, transportoare elicoidale sau cu raclei, etc.);
realizeaz i reinerea particulelor radioactive.
Dezavantajele rezult din faptul c aceste instalaii fiind mai complexe necesit o supraveghere automatizat a funcionrii.
Separarea prin splare
Separarea prin splare se realizeaz în turnuri de splare denumite scrubere. Cel mai
simplu scruber (F ig. 3.9) este format dintr-un cilindru vertical 1, terminat la partea inferioar
printr-un con 2, prevzut cu racordul 3 prin care se evacueaz noroiul.
Amestecul de separat este alimentat pe la partea inferioar a cilindrului prin racordul
4, parcurgând ascendent cilindrul. Lichidul de splare (apa) este pulverizat prin duul 5 (sau o pies profilat pentru pulverizarea apei), circulând în contracurent cu gazul. Gradul de separare este redus (60 – 75%).
Pentru mrirea gradului de separare se folosesc scrubere centrifugale de tip ciclon la care amestecul de separat este alimentat tangenial la partea inferioar a cilindrului (F ig.
3.10). amestecul alimenta t prin racordul 1, se deplaseaz dup o traiectorie elicoidal ascendent, particulele iau contact cu apa pulverizat de pulverizatorul 2 i sunt aruncate (datorit forei centrifuge) ctre peretele cilindrului 3, de unde sunt captate de curentul de ap care circul descendent i evacuate prin racordul 4. Pulverizatorul de ap este prevzut la partea de sus cu un disc 5 pentru dirijarea gazului. Desfurarea curentului de gaz curat se face printr- un rotor cu palete 6.
Fig. 3.9. Schema unui scruber simplu. Fig. 3.10. Schema unui scruber centrifugal.
Procedeul separrii umede mecanice îmbuntete contactul dintre amestecul gaz- solid i lichidul de umezire (care are rolul de a mri greutatea prin pulverizarea foarte fin a lichidului i realizarea unei turbulene accentuate). Aparatele care folosesc acest procedeu sunt numite dezintegratoare, i funcioneaz ca un ventilator.
Filtrarea ume d
Este un procedeu des folosit deoarece instalaiile care lucreaz pe principiul filtrrii umede sunt mai puin vo luminoase (decât scruberele) i au un consum mic de energie fa de dezintegratoare. Dispozitivele care realizeaz filtrarea umed se numesc filtre umede i pot folosi ca lichide de umezire sau captare a particulelor solide, apa, uleiul i alte lichide.
În figura 3.11 este prezentat schematic principiul de lucru al unui filtru umed care
folosete ca lichid uleiul. Consumul de lichid este 0,5 l/m3 de gaz, iar gradul de curire atinge
80 – 95%.
- ansamblul material filtrant-suport trebuie demontat periodic pentru curire;
- uleiul trebuie supus periodic unei operaii de curire pentru eliminarea
particulelor antrenate.
1 – carcasa filtrului;
Separarea prin spumare
Acest procedeu se bazeaz pe fenomenul de spumare a unui film orizonta l de lichid care este traversat de gazul ce trebuie purificat. Spumarea lichidului se realizeaz la viteze mari ale gazului (0,7 – 3,5 m/s), rezultând un strat de spum de (40 – 100) mm. Separatoarele cu spum (F ig. 3.12) au o construcie simpl. Prin aces t procedeu sunt reinute particulele solide grosiere mai mari de 5 m, asigurând un randament de separare de 99%. Particulele sunt reinute în spum formând un noroi care este evacuat din separator.
Fig. 3.12. Schema separatorului cu spum:
1 – manta; 2 – grtar cu grosimea de 4-6
mm i ochiuri cu grosimea de 2-8 mm;
3 – prag de distribuie; 4 – deversor;
5 – racord ap; 6 – racord alimentare gaz impur; 7 – racord evacuare gaz curat;
8 – racord evacuare noroi; 9 – racord evacuare ap; 10 – spum format pe grtar.
Separarea în climat de microcea
Acest procedeu constituie prima etap într-un proces de separare i anume de mrirea greutii particulelor în cea i de mrirea dimensiunilor prin aglomerarea particulelor. Dup aceast etap, epurarea se realizeaz prin procedee obinuite de separare.
Fig. 3.13. Schema separatorului de tip aerojet Venturi:
1 – racord de alimentare a gazului brut; 2 – generator de micocea secundar; 3 – racord
alimentare cu gaz comprimat (7 bar); 4 – racord de alimentare cu ap a generatorului;
5 – electrod pentru sarcin negativ de microcea; 6 – microcea; 7 – generator tangenial
de microcea; 8 – racord de evacuare a gazului epurat; 9 – ciclon de separare; 10 – ecluz pentru evacuarea impuritilor.
Procedeul prevede crearea climatului de microcea i amestecarea acesteia cu gazul
impurificat. Acest tip de separare se poate realiza în separatoare de tip aerojet Venturi (F ig.
3.13). Gazul impurificat alimentat cu vitez mare (100 m/s) se amestec cu microceaa creat
de generatorul 2 rezultând o turbulen accentuat. Generatorul 2 ejecteaz în tubul Venturi microceaa creat din gazul alimentat prin racordul 3 la presiunea de 7 bar i lichidul alimentat prin racordul 4. Procesul de aglomerare a particulelor solide i de mrire a greutii lor este amplificat de generatorul tangenial de microcea 8, amplasat aproape de racordul de alimentare al ciclonului. Separarea în ciclon se realizeaz uor având în vedere diferenele mari între densitile celor dou faze (gazoas i particule aglomerate).
Acest procedeu este folosit la epurarea gazelor de la cuptoare, a celor rezultate din industria chimic, la reinerea prafului de pigmeni, a pudrelor metalice, a vaporilor de produse explozive etc.
Separarea electric
Procedeul separrii electrice a particulelor solide i lichide din gaze are o larg
utilizare la purificrile înaintate (reinerea particulelor foarte fine de la: arderea piritei, mcinarea solidelor, transportul pneumatic, fabricarea carbidului i a cimentului, gazele de cocserie, gazele de ardere, recuperarea acidului sulfuric din gaze sub form de cea, etc.). Acest procedeu asigur randamente mari de purificare (90 – 99%).
Principiul de lucru se bazeaz pe anularea proprietii dielectrice a gazelo r (trecerea
curentului electric prin medii gazoase nu se poate realiza în condiii normale) prin ionizarea acestora în câmp electric de valori mari. Gazele ionizate transmit sarcini electrice, creând în spaiul dintre cei doi electrozi un curent electric e xterior.
Electrozii pot fi coaxiali la care intensitatea câmpului electric variaz cu raza i anume: intensitate mare la electrodul central i intensitate mic la electrodul exterior. Descrcarea prin scântei între cei doi electrozi constituie efectul Corona. Pe acest principiu funcioneaz filtrele tubulare (F ig. 3.14).
Electrozii pot fi i paraleli atunci când sunt confecionai din plas de sârm (electrozi
pentru ionizare) i din tabl ondulat (electrozi pentru sedimentare) având suprafeele inegale
pentru a forma un câmp electric neuniform (F ig. 3.15 ).
Tensiunea aplicat la electrozi (indiferent de form i aezare) este meninut constant la o valoare aleas din intervalul (25–70) kV/cm pentru o distan între electrozi de
100-200 mm.
Filtrul elec tric tubular este format din mai multe elemente filtrante tubulare montate în paralele formând baterii de filtrare. Un element filtrant (F ig. 3.14) este compus din electrodul de depunere 1 sub form de cilindru vertical cu diametrul de 150 – 300 mm i lungimea de 3 –
4 m, în interiorul cruia se afl electrodul central 2 care produce efectul Corona. Electrodul central este confecionat din sârm cu diametrul de 1,5 – 2,0 mm, alimentat la o surs de
tensiune prin placa 3 sprijinit pe cadrul 4 prin intermediul izolatorilor 5 i a elementelor
Fig. 3.14. Schema unui element filtrant electric tubular.
Fig. 3.15. Schema unui filtru electric cu plci
elastice 6. depunerile de pe suprafaa interioar a electrodului 1 sunt scuturate cu dispozitivul cu excentric 7, cad la partea inferioar a elementului filtrant, de unde sunt evacuate prin ecluza 8. Alimentarea gazului impur se face prin racordurile 9 amplasate sub electrodul de depunere, iar evacuarea gazului pur se face prin racordul 10.
Filtrul electric cu plci (F ig. 3.15) are electrozii de depunere 1 sub form de plci cu
înlimea de 4m pentru filtrele verticale sau de 2,5m pentru filtrele orizontale. Electrozii de ionizare 2 pot fi confecionai din plase de sârm i sunt alimentai la circuitu l electric prin placa 3. Scuturarea depunerilor se face printr-un mecanism cu excentric 4. Alimentarea gazului impur se face prin racordul 5, iar înainte de a intra în zona de separare, este distribuit uniform de grtarul 6. Gazul pur este evacuat prin racordul 7, iar depunerile scuturate prin racordul 8. Ambele tipuri de filtre pot lucra cu amestecuri uscate sau umede.
Separarea acustic
Separarea prin metode acustice este o prim etap într-un proces de separare, având drept scop aglomerarea particulelor pentru a le mri greutatea i dimensiunile, dup care sunt separate prin procedeele descrise anterior.
Într-un câmp de vibraii sonore, particulele se comport diferit în funcie de mrimea lor. Particulele foarte fine se înscriu în micare vibratoare medie a gazului, în timp ce
particulele mari, fiind mai grele, se opun acestei micri.
În aceste condiii apare fenomenul de coagulare ortocinetic prin care particulele
foarte fine se aglomereaz între ele sau cu particule mari (prin ocuri i ciocniri).
Undele sonore folosite la aglomerarea particulelor au o frecven cuprins în intervalul
1 – 100 kHz, iar timpul de aglomerare este de 4 s. La valori mai mari de 17 kHz, pentru
frecven apare fenomenul de poluare prin vibraii.
Un câmp de vibraii sonore poate fi creat de generatoare acustice statice sau dinamice
(F ig. 3.16 i 3.17 ).
Un generator static realizeaz câmpul de vibraii sonore prin destinderea gazului
comprimat într-o duz convergent, rezultând viteze foarte mari (supersonice). Frecvena
vibraiilor i intensitatea câmpului sonor depind de debitul de gaz i de caracteristicile geometrice ale generatorului.
Fig. 3.16. Schema unui generato acustic static (fluierul lui Hartman): 1 – racord alimentare gaz; 2 – duz; 3 – oscilator coaxial; 4 – carcas; 5 – racord de evacuare a gazului.
Fig. 3.17. Schema unui generator acustic dinamic (aparatul lui Goniard de la Tour):
1 – stator sub form toroidal cu orificii;
2 – rotor cu acelai numr de orificii;
3 – alimentare gaz; 4 – evacuare gaz;
5 – carcas.
Instalaiile de epurare sonic a gazelor pot funciona i la temperaturi înalte a gazelor, fiind avantajoase din punct de vedere al randamentului de separare i al cheltuielilor de investiii.
Separarea chimic
O metod larg rspândit în combaterea polurii în cazul msurilor secundare (când nu s-au luat msurile primare sau preventive de combatere a polurii), constând în transformarea chimic a substanelor nocive sunt realizate în interiorul surselor de poluare sau în dispozitivele care realizeaz evacuarea substanelor nocive din sursele de poluare a atmosferei.
Reaciile chimice utilizate în transformarea substanelor nocive în substane inofensive, sunt de mai multe tipuri. Alegerea unui anumit tip de reacie depinde de natura
sistemului poluant (umed sau uscat), de tipul substanei poluante (oxizi de azot, oxizi de sulf, monoxid de carbon, hidrocarburi, compui halogenai volatili, compui organici cu azot i oxigen în molecul).
Principalele reacii chimice sunt: reacii de oxidare, reacii de reducere, reacii de
descompunere, etc.
Transformarea chimic a unei substane nocive presupune o redistribuire de legturi. Ruperea legturilor vechi (ale substanei nocive) i formarea legturilor noi (ale substanei
inofensive) se face cu un aport de energie din exterior (tempera tur, energie electric, energie luminoas, etc.), respectiv prin reacii necatalitice, electrochimice sau fotochimice. Viteza de producere a unor astfel de reacii este mic iar energia consumat este mare.
Reducerea consumului de energie i a timpului ( mrirea vitezei) pentru reducerea sau anularea pe cale chimic a substanelor nocive, se poate realiza prin folosirea catalizatorilor,
respectiv prin folosirea reaciilor catalitice i fotocatalitice.
În procesul de epurare catalitic a gazelor, fenomenul catalitic are loc în interfaa
solid- fluid. La alegerea catalizatorului solid, trebuie s se in seama de urmtoarele aspecte:
natura corpului solid, structura suprafeei i structura poroas a catalizatorului.
Cele mai utilizate sisteme catalitice i procese de epurare a factorilor de mediu (aer,
ap, sol) sunt sistemele catalitice eterogene i procesele fotocatalitice.
Alegerea unei anumite instalaii de transformare catalitic a substanelor poluante din
gaze, depinde de particularitile fiecrei surse de poluare.
3.2. FACTORUL DE MEDIU – APA
La nivelul planetei noastre, 70,8% din suprafaa acesteia este acoperit cu ap. Cantitatea total de ap este estimat la 1.400 milioane de km3, din care 97,2% reprezint apa din mri i oceane, 2,2% din calotele polare i 0,6% apa de pe continente.
Ca factor de mediu, apa reprezint o importan deosebit fiind, ca i aerul, un element vital pentru vegetaie, animale i oameni; particip la producerea fenomenelor atmosferice; determin diferite tipuri de climat influenând semnificativ biocenoza i biotopul ecosistemelor; particip la majoritatea transformrilor fizice, chimice i biologice din sol i aer; este principala verig de legtur între biotop i biocenoz; este un element esenial în dezvoltarea societii omeneti.
3.2.1. SURSELE DE AP DIN NATUR
Pentru consumul uman, animal, vegetal, (în cazul culturilor irigate), industrial, gospodresc, se poate folosi apa provenit din orice surs, dup ce în prealabil a fost supus unor tratamente specifice pentru fiecare destinaie. S ursele naturale de ap sunt reprezentate de: apa subteran, apa de suprafa i apa meteoric.
Rezervele subterane de ap s-au format din apa meteoric care s-a infiltrat prin
straturile permeabile de sol pân când a fo st oprit de un strat impermeabil. În funcie de adâncimea la care se gsesc (s-au acumulat) sursele de ap subteran se împart în surse de adâncime i surse freatice.
Sursele de ap freatic prezint variaii mari de debit i au proprieti fizice,
chimice i biologice variabile în timp. S unt folosite pentru alimentri gospodreti cu ap,
necesitând cheltuieli mici de forare, dar se pot epuiza în timp, debitul lor depinzând de regimul pluviometric, anotimp, etc.
Sursele de ap de suprafa sunt constituite din apele de adâncime care ies la
suprafa sub form de izvoare i din acumulrile precipitaiilor atmosferice.
Apele curgtoare sunt reprezentate de fluvii, râuri, pâraie, toreni, viituri i
iroaie. Aceste ape au temperatura care variaz între 0 i 28C, turbiditatea foarte variabil (sub 100 mg sediment/litru la cele de câmpie), mineralizarea este mai sczut ca la apele subterane (sunt caracterizate ca ape moi).
Apele curgtoare conin urmtoarele gaze: oxigen, azot, bioxid de carbon, metan,
hidrogen sulfurat etc. Apele de munte, care au un curs turbulent conin mai mult oxigen decât
cele de câmpie.
În general apele curgtoare conin cantiti mari de substane organice,
microorganisme i prezint mari posibiliti de impurificare cu substane poluante datorit
terenului pe care-l strbat i deversrilor unor ape reziduale.
Apele curgtoare constituie o surs de alimentare cu ap pentru consum (uman,
animal, vegetal, industrial) dup ce în prealabil au fost tratate corespunztor destinaiei.
Apele stttoare constituie surse importante de ap. Acestea provin din
acumulrile de ap în depresiuni naturale formând lacuri, mri i oceane. Apa mrilor i oceanelor, cu toate c reprezint cea mai mare parte din cantitatea de ap de pe glob, prezint caracteristici aparte, pentru care nu sunt utilizate ca atare. Mineralizarea este de 34 – 35 g/l din care: 27 – 28 g/l reprezint clorura de sodiu i 7 g/l alte cloruri, carbonai i sulfai de calciu i magneziu, sruri de brom, iod, potasiu etc. În anumite regiuni ale globului, unde sursele de ap dulce sunt nesemnificative, apa mrilor i oceanelor poate fi utilizat dup o prelucrare corespunztoare, dar costurile sunt ridicate.
Apele stagnate au un caracter temporar, fiind rezultatul acumulrilor de
precipitaii în depresiuni mici. În aceast categorie intr blile i mlatinile, care nu prezint interes, dar pot deveni surse de poluare biologic.
Acumulrile artificiale de ap sunt reprezentate de lacurile de acumulare, formate prin blocarea controlat a cursurilor unor ape curgtoare. Aceste surse de ap prezint avantaje din punct de vedere al debitului (mare i relativ