В онлайне: 3 (гостей - 3, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 504.054

Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере в борфтористоводородных электролитах при электрохимической переработке утильных свинцово-кислотных аккумуляторов

 

Рипная М.М., ассистент, Мельник А.А., магистрант, Сердюк А.И., профессор

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

 

Проведен расчет рассеивания фторидов и свинца в атмосфере с поверхности борфтористоводородных электролитов для электрохимической переработки отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов. Показано, что концентрация их на границе санитарно-защитной зоны составляет 0,16 ПДК и 0,10 ПДК.

 

В настоящее время в РФ и Украине отработанные свинцово-кислотных аккумуляторов (ОСКА) перерабатываются пирометаллургическим способом при температуре 500оС и выше. При этом в атмосферу выделяется большое количество соединений свинца, оксид углерода и диоксид серы. Контроль и очистка вредоносных выбросов дороги и часто требуют дорогостоящего специализированного оборудования.

В Донецкой народной республике в настоящее время ОСКА не перерабатываются, а только складируются. Электрохимическая переработка, дающая в десятки раз меньшее количество выбросов, наиболее эффективна в борфтористоводородных электролитах, обеспечивающих наибольшую скорость переработки и меньшие выбросы в атмосферу соединений свинца и газообразных фторидов [1-3]. Задачей данной работы является достижения количества выбросов на границе санитарно-защитной зоны предприятия (1000 м) соответствующих санитарно-гигиеническим требованиям без использования системы очистки выбросов. В связи с этим произведен расчет рассеивания загрязняющих веществ, выделяющихся с поверхности электролитов для переработки.

В работе использовали борфтористоводородный электролит № 1 (состав, г/л): борфтористоводородная кислота – 180, борфтористоводородный свинец - 30, борная кислота – 30, H3BO3-30, ПАВ - ССБ-1; а также борфтористоводородный электролит № 2 следующего состава, г/л: борфтористоводородная кислота – 180, борфтористоводородный свинец - 100, , борная кислота – 30, ПАВ - ССБ-1 Температура везде - 40°С. Первый электролит позволяет вести процесс выделения свинца при плотности тока 400 А/м2 и скорости 1,39 кг/(м2·час) , второй - при 800 А/м2 и скорости 2,94 кг/(м2·час) [4]. При этом выбросы фторидов и соединений свинца с единицы поверхности электролита (г/(м2·час) составляли для первого электролита 8,08 и 0,02, для второго 8,15 и 0,16 [4].

Процесс растворения свинцовых пластин аккумулятора протекает 7 суток при плотности катодного тока 400 А/м2 , и 3,5 суток при плотности катодного тока 800 А/м2. Вес чистого свинца и его соединений (в пересчете на свинец) в исследуемом аккумуляторе составляет 15,1 кг. В работе использовали электрохимические ванны, внутренние размеры которых составляли, мм: 750 х 1300 х 800, вмещающие 10 шт. АБК. Общая площадь гальванических ванн составит 131,3 м2  (при плотности катодного тока 400 А/м2). При плотности тока, равной 800 А/м2, количество электрохимических ванн уменьшается вдвое за счет более высокой скорости переработки. Поэтому площадь гальванических ванн равна 65,6 м2 .

Расчет рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах предприятия в атмосферном воздухе, производился с помощью программы УПРЗА «Эколог» [5].

Для определения опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ рассчитываем наибольшую концентрацию этих веществ в расчётной точке – на границе санитарно-защитной зоны, соответствующей наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения, наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен). Размер санитарно-защитной зоны для предприятий по переработке аккумуляторов – 1000 метров [6].

Для выявления вклада предприятия в загрязнение приземного слоя атмосферы, в соответствии с рекомендациями нормативных документов, фоновые концентрации принимаются равными нулю.

Наибольшая допустимая концентрация каждого вредного вещества в расчётной точке приземного слоя атмосферы определяется по формуле С ≤ ПДК.

Расчёт рассеивания вредных веществ, содержащихся в выбросах, проведен на основе следующих данных:

  1. метеорологических характеристик района расположения объекта. Район и площадка строительства потенциального объекта находятся в Петровском районе г. Донецка. Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, взяты из справочных данных.
  2. характеристик параметров выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

3) расположения точек источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на карте-схеме объекта.

 

Таблица 1 - Характеристика параметров выбросов загрязняющих веществ

в атмосферу при электрохимической переработке ОСКА

 

Наименование объекта

Источник выделений

Максимальная высота, м

Параметры газовоздушной смеси

Вредные

вещества

Количество выбросов

Ско-рость,

м/с

Объём, м3

Температура, °С

г/с

т/год

Производство

по переработке СКА

электролит № 1

20

 

 

2

 

 

0,39

 

 

37

 

 

Фториды

0,29

9,145

Свинец

0,0016

0,05

электролит № 2

20

 

2

 

0,39

 

37

 

Фториды

0,127

4,01

Свинец

0,0041

0,129

 

 

Для расчета рассеивания определена одна расчетная площадка. Центром системы координат выбрана труба цеха по переработке свинцово-кислотных аккумуляторов. Для определения концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ, равной 1000 м, выбраны две контрольные точки с координатами Х1,Y1, Х2,Y2 (табл. 3).

 

Таблица 2 - Контрольные точки для определения концентрации

загрязняющих веществ на границе СЗЗ

 

Координаты срединной линии

Ширина, м

Высота, м

Шаг сетки, м

Шаг СЗЗ, м

точка 1

точка 2

X1

Y1

X2

Y2

-1243,13

9,86

1221,9

9,86

2315,536

2

250

-

 

Расчет рассеивания фторидов и свинца был проведен для условий переработки СКА.

Согласно рекомендациям [7] в случае, когда значения максимальных приземных концентраций на границе нормативной СЗЗ и на границе селитебной зоны не превосходят 0,8ПДК можно считать, что СЗЗ обеспечивает достаточное воздействие выбросов рассматриваемого загрязняющего вещества предприятием на качество атмосферного воздуха.

Расчет рассеивания фторидов, выделяющихся с поверхности борфтористоводородного электролита № 1, в приземном слое атмосферы показал, что  их концентрация на границе санитарно-защитной зоны (1000 м) составляет 0,36 ПДК, свинца – приблизительно 0,04 ПДК.

Концентрация на границе санитарно-защитной зоны фторидов, выделяющихся с поверхности борфтористоводородного электролита № 2 в приземном слое атмосферы составляет 0,16 ПДК, свинца - 0,10 ПДК.

Таким образом, выбросы фторидов с поверхности электролита № 1 в 2,2 раза выше, чем с поверхности электролита № 2, свинца – выше в 2,5 раза, однако концентрация свинца и его соединений составляет незначительную долю.

Так как выбрасываемые вредные вещества, выделяющиеся с поверхности борфтористоводородных электролитов, не превышают действующие нормативы, считаем целесообразным применение этих электролитов на практике, с целью  повышения производственной мощности предприятия.

Следовательно, повышение концентрации соли свинца в составе электролита несколько повышает его концентрацию в выбросах, но значительно увеличивает скорость переработки ОСКА и, таким образом, снижает удельные (на единицу массы выделенного свинца) выбросы в атмосферу.

 

Библиографический список

  1. Обращение с опасными отходами на территории ДНР: проблемы и предложения по их разрешению [Электронный ресурс] // Государственный комитет по экологической политике и природным ресурсам при Главе Донецкой Народной Республики. URL:  http://gkecopoldnr.ru/news_300118-1/ (дата обращения: 09.12.2020).
  2. Ялалова М.М. Промышленная безопасность при эксплуатации борфтористоводородного электролита для утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов / М.М. Ялалова, А.И. Сердюк // Журнал «Транспорт. Транспортные сооружения. Экология».  - Пермь: ПНИПУ, 2019. - № 1. - С.70-77.
  3. Рипная М.М. Оценка влияния на атмосферный воздух проектируемой экологически безопасной технологии переработки свинцовых аккумуляторов в г. Донецке / М.М. Рипная, А.И. Сердюк, Ю.П. Вархалёв / Инновационные перспективы Донбасса. – Донецк: ДонНТУ. - Т. 4: Перспективные направления развития экологии и химической технологии, 2020. –  с.38-42.
  4. Ялалова М. М. Разработка путей очистки промывочных вод гальванического производства от соединений свинца / М. М. Ялалова, С.А. Солдатов, А.И. Сердюк // Научно-техн. журнал «Строительство и техногенная безопасность». - Симферополь: ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»,  2019.  - № 14(66). - С.113 - 120.
  5. ОНД-86. Госкомгидромет. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.:Гидрометеоиздат, 1987.
  6. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. -  М.: Минздрав России, 2007.  - 31 с.
  7. Рекомендации по разработке проектов санитарно-защитных зон промышленных предприятий, групп предприятий. - Москва: Издательство Российского экологического федерального информационного агентства, 1998. - 82 с.


 


 

Разделы конференции »

  1. Единый государственный реестр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.