2.3. Экобиозащитная техника

Загрязнение среды обитания вредными веществами неуклонно снижает качество потребляемых продуктов питания, воды, воздуха, способствует попаданию в организм человека вредных веществ, что, в свою очередь, сопровождается ростом числа отравлений и заболеваний, сокращением продолжительности жизни, ростом детской патологии и младенческой смертности.

Загрязнение атмосферы или гидросферы может привести к заболеваниям или смерти значительного числа людей (табл.2.3.1).

Таблица 2.3.1

Влияние состава атмосферного воздуха на здоровье людей

Группы людей Средний показатель среднемесячной заболеваемости на 1 тыс.чел.
Злокачественные новообразования 0.25
Болезни эндокринной системы 0.26
Болезни органов пищеварения 1.9
Болезни системы кровообращения 3.06
Болезни органов дыхания 14.7
Болезни кожи 0.76
Болезни органов чувств 1.18

 

Здоровье населения ухудшается на 60 и 70% из-за низкого качества окружающей среды и продуктов питания; при этом ежегодно от экологических заболеваний на планете умирает 1,6 млн.человек.

Качество среды обитания - это степень соответствия параметров среды потребностям людей и других живых организмов, причём техносфера не должна по качеству значительно отличаться от природной среды.

Оценить масштабность и реальную опасность воздействия негативных факторов можно из данных таблицы 2.3.2.

Таблица 2.3.2

Число погибших от воздействия негативных факторов

Негативные факторы Число погибших в среднем за год (чел.)
в мире в России
Промышленное производство 200000 8000
Региональное загрязнение воды, воздуха, продуктов питания 1600000 45000
Стихийные явления 140000 -
Чрезвычайные ситуации - 1225

При проектировании техносферы по условиям безопасности должны быть обеспечены:
- комфорт в зонах жизнедеятельности;
- правильное расположение зон пребывания человека и источников опасности;
- сокращение размеров опасных зон;
- применение экобиозащитной техники;
- применение средств индивидуальной защиты.

Совершенство технической системы по травмоопасности оценивается величиной допустимого риска, который констатирует факт постоянного присутствия потенциального травмоопасного воздействия.

Снижение травмоопасности технических систем достигается их совершенствованием с целью реализации допустимого риска.

Если совершенствование технических систем не удаётся обеспечить предельно допустимые воздействия на человека в зоне его пребывания, то необходимо применять экобиозащитную технику:
- пылеуловители;
- водоочистные устройства;
- экраны;
- ограждения;
- защитные боксы и др.

Принципиальная схема использования экобиозащитной техники показана на рис.2.3.1.

1 - устройства, входящие в состав источника воздействия ВФ;
2 - устройства, устанавливаемые между источником ВФ и зоной деятельности;
3 - устройства для защиты зоны деятельности;
4 - средства индивидуальной защиты.
Рис.2.3.1. Варианты использования экобиозащитной техники

В тех случаях, когда возможности экобиозащитной техники (1,2,3) коллективного пользования ограничены и не обеспечивают ПДК, ПДУ вредных факторов в зоне пребывания людей, используют средства индивидуальной защиты

2.3.1. Классификация и основы применения экобиозащитной техники

Средства коллективной защиты работающих от действия вредных факторов должны удовлетворять следующим требованиям:
- быть достаточно прочными, простыми в изготовлении и применении;
- исключать возможность травмирования;
- не мешать при работе, техническом обслуживании, ремонте;
- иметь надёжную фиксацию в заданном положении.

Общая классификация экобиозащитной техники приведена на рис.2.3.2.

Рис.2.3.2 Классификация экобиозащитной техники

Особый интерес представляют средства защиты от опасных зон. Конструкция защитных устройств должна быть такой, чтобы при отказе его отдельных элементов действие других не прекращалось.

Средства защиты не должны снижать производительность труда, ухудшать условия наблюдения за технологическим процессом.

Защитные ограждения, приспособления и устройства должны исключать:
1 возможность соприкосновения работника с движущими частями оборудования;
2 выпадение (вылет) деталей, рабочих органов;
3 попадания частичек обрабатываемого материала на человека;
4 возможность травмирования при смене рабочих органов инструментов.

Классификация ограждений приведена на рис.2.3.3.

Рис.2.3.3. Защитные ограждения

Ударная нагрузка Рогр на ограждение в случае отлёта обрабатываемой детали, инструмента, разрыва образивного круга определяется по формуле:

(2.3.1)
где:
m - масса детали, инструмента, круга, кг,
  Vокр - окружная скорость вращения, м/с,
  Ro - радиус центра тяжести детали, м.

Ударная (центробежная) сила отлетающей детали определяется из выражения:

(2.3.2)
где:
Vg - скорость движения детали, м/с,
  R - радиус кривизны траектории отрыва детали, м.

По найденному значению Рогр и Ротл определяют толщину стенки ограждения.

Блокировки должны отвечать следующим требованиям:
- исключать возможность выполнения операций при незафиксированном рабочем материале или его неправильном положении;
- не допускать самопроизвольных перемещений;
- выполнение следующего цикла до окончания предыдущего;
- обеспечивать останов, невозможность пуска при снятых ограждениях;
- обеспечивать удержание заготовки материалов при прекращении подачи электроэнергии, топлива, масла и пр.

Классификация блокировочных устройств приведена на рис.2.3.4.

Рис.2.3.4. Классификация блокировок

Предохранительные клапаны и мембраны должны безотказно автоматически срабатывать при определённом заданном давлении, быть постоянно закрытыми не нарушать нормального хода процесса.

Классификация предохранительных устройств приведена на рис.2.3.5.

Рис.2.3.5. Классификация предохранительных устройств

Площадь сечения Sк предохранительного клапана определяется из выражения (см2):

(2.3.3)
где:
Q - пропускная способность клапана, кг/ч;
  P - давление под клапаном, Па;
  M - молекулярная масса газа;
  T - температура среды, К.

Необходимая толщина мембраны определяется по формуле (мм):

(2.3.4)
где:
Pp - давление, при котором должна разрушиться мембрана, Па;
  d - диаметр пластины (рабочий), см;
  k - коэффициент, (к=10…15)
  [ sср] - сопротивление срезу, МПа.

Важную роль в обеспечении безопасности играет тормозная и удерживающая техника. Классификация тормозных устройств приведена на рис.2.3.6.

Рис.2.3.6. Классификация тормозов

Основное требование к тормозным устройствам - надёжность и быстрота срабатывания.

Тормозной путь должен быть не более:


где V0 - скорость машины в момент начала торможения, км/ч.

2.3.2. Экологическая экспертиза. Экологический паспорт предприятия

Экспертиза - это исследование экспертом каких-либо вопросов, решение которых требует специальных познаний в области науки, техники и пр.

Экологическая экспертиза (ЭЭ) - это установление соответствия намечаемой хозяйственной м мной деятельности экологическим требованием.

ЭЭ проводится на строительство новых, реконструкцию действующих заводов, фабрик, шахт, рудников, машин и оборудования. ЭЭ основывается на следующих принципах:
- обязательности проведения государственной ЭЭ до принятия решений о реализации объекта;
- комплексности оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной и другой деятельности и его последствий;
- обязательности учёта требований экологической безопасности при проведении ЭЭ;
-достоверности и полноты информации;
- независимости экспертов;
- научной обоснованности ЭЭ;
- гласности;
- ответственности участников ЭЭ за организацию и качество ЭЭ.

Одним из направлений стабилизации и последующего улучшения состояния окружающей природной среды является создание системы экологической паспортизации производственных и иных объектов.

Методической основой проведения экологической паспортизации является ГОСТ 17.0.004 "Паспорт промышленного предприятия". Задачи, решаемые ГОСТ, приведены на рис.2.3.7.

Рис.2.3.7. Задачи экологической паспортизации

Система паспортизации строится по территориально-иерархическому принципу (рис.2.3.8).

Рис.2.3.8. Система паспортизации


Структура экологического паспорта:
1. Наименование предприятия
2. Природно-климатическая характеристика
3. Сырьё (природное, вторичное)
4. Выбросы (организованные и неорганизованные)
5. Сбросы (в водоёмы, в канализацию, в систему оборотного водоснабжения)
6. Несанкционированные аварийные выбросы и сбросы
7. Поля физических воздействий (ПДУ и фактические уровни шума, вибрации, ЭМИ)
8. Пылегазоочистное оборудование, очистные сооружения
9. Санитарно-защитная зона
10.Отходы
11.Показатели экологической нагрузки на природную среду
12.Эколого-экономические нормативы
13.Системы экологического контроля

2.3.3. Аппараты и системы очистки выбросов

Удаляемый из производственных помещений вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха.

Выброс в атмосферу вредных веществ должен производиться таким образом, чтобы загрязнение воздушной среды в приземном слое не превышало установленных ПДК.

Согласно ГОСТ 17.2.1.04 источники выбросов вредных веществ делятся на организованные и неорганизованные.

В зависимости от агрегатного состояния вредных веществ выбросы подразделяют на классы:
I класс - газообразные и парообразные;
II класс - жидкие;
III класс - твёрдые;
IV класс - смешанные.

От естественных и антропогенных источников в атмосферу поступают ежегодно сотни миллионов тонн аэрозолей.

Одним из основных загрязнителей атмосферы является углекислый газ (СО2). В настоящее время остаётся нерешённой проблема соотношения энергии и СО2 (рис.2.3.9).

Рис.2.3.9. Соотношение энергии и выбросов СО2

Мероприятия по снижению выбросов приведены на рис.2.3.10.

Рис.2.3.10. Мероприятия по снижению атмосферных выбросов

В тех же случаях, когда реальные выбросы превышают предельно допустимые, необходимо использовать аппараты для очистки газов от примесей.

Классификация аппаратов очистки приведена на рис.2.3.11.

Рис.2.3.11. Очистители вентиляционных выбросов

2.3.4. Устройства для очистки и нейтрализации жидких отходов

К нарушениям качества воды относится:
- изменение температурного режима;
- изменение окраски;
- изменение минерального состава;
- снижение кислорода;
- наличие возбудителей заболеваний;
- наличие ядовитых веществ;
- изменение вкуса и запаха;
- наличие плавающих примесей;
- наличие взвешенных веществ и др.

Методы и средства очистки бытовых сточных вод приведены на рис.2.3.12.

Рис.2.3.12. Методы и средства очистки вод

При механической очистке происходит разделение жидкой и твёрдой фаз стоячих вод. Жидкая часть подвергается биологической очистке. Сточные воды, поступающие в аэротенки, продуваются снизу мощным потоком мельчайших пузырьков воздуха. Очищающим началом является активный ил - совокупность микроскорических растений и животных.

При избытке кислорода и при притоке органических веществ в активном иле бурно развиваются бактерии, которые склеиваются в хлопья, обладающие огромной рабочей поверхностью. Они выделяют ферменты, расщепляющие органические загрязнения до простых минеральных веществ. Т.к. бактерии склеены в хлопья, активный ил быстро оседает и отделяется от уже чистой воды.

Самым распространённым методом химической очистки воды является нейтрализация. Сточные воды многих производств содержат серную, соляную и азотные кислоты. Нейтрализация проводится фильтрацией через магнезит, доломит, любые известняки. Она может осуществляться также смешиванием кислых стоков со щелочными.

Парациркуляционный метод очистки применяют для очистки загрязнённых фенолами сточных вод, которые превращаются в пар, проходящий через раствор щёлочи.

Абсорбционный метод заключается в поглощении загрязняющих веществ в небольших количествах активированным углём с последующим удалением отгонкой паром.

Физико-химические методы основаны на применении органических растворителей для экстрагирования органических веществ.

При температуре сточных вод выше +40° их предварительно перед спуском в канализацию охлаждают.
Запрещено сбрасывать в канализацию воды, содержащие тетраэтилсвинец (ТЭС).

2.3.5. Экранирование

Среди антропогенных загрязнителей природной среды выделяют:
-биологическое;
-микробиологическое (микробное);
-механическое;
-химическое;
-физическое: тепловое; световое; шумовое; электромагнитное; радиоактивное.

Экраны могут использоваться для защиты от различных опасных и вредных факторов (рис.2.3.13).

Рис.2.3.13. Назначение экранов

По конструктивному исполнению экраны для защиты от тепловых излучений могут быть непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные (рис.2.3.14).

Рис.2.3.14. Конструкция экранов

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглотительные и теплоотводящие (рис.2.3.15).

Рис.2.3.15. Принцип действия экранов

При защите от электромагнитных полей используют следующие способы экранирования:
- всей установки;
- поблочно отдельных элементов установки;
- рабочих мест;
- работающего (индивидуальное экранирование);
- использование экранированных поглощающих нагрузок.

В качестве материала для экранов выбирают те, у которых хорошая электропроводимость: латунь, алюминий. Для защиты от ионизирующих излучений используют экраны, выполненные в виде передвижных или стационарных щитов. Экранами могут служить стенки контейнеров для перевозки радиоактивных веществ, стенки сейфов для хранения, стенки боксов.

Материал экранов представлен на рис.2.3.16.

Рис.2.3.16. Материал экранов для защиты от ионизирующих излучений

Одним из способов ограничения распространения шума в помещении или в открытом пространстве является устройство звукоизолирующих экранов, которые размещают между источником шума и работающим. Выполняют экраны из различных материалов со звукопоглощающей облицовкой (рис.2.3.17).

Рис.2.3.17 Звукоизолирующие материалы

Экраны для защиты глаз от механических опасностей при работе на станках должны быть из достаточно прочного армированного стекла, плексигласа или другого прозрачного материалы.