Повышение экологической безопасности предприятий стройиндустрии на основе современной технологии пылеподавления

Введение. В современном мире особое внимание уделяется качеству атмосферного воздуха. Одним из основных факторов негативного воздействия на атмосферу является выброс загрязняющих веществ, среди которых наиболее массово наблюдаются твердые (пылевые) частицы от промышленных источников. При высоких концентрациях пыли устройства очистки, даже обладая высокой эффективностью (до 95,0 %), не справляются с нагрузкой. Именно поэтому разработка и совершенствование высокоэффективных устройств очистки воздуха от пыли являются весьма актуальными. В связи с этим в качестве научной проблемы авторами выделена необходимость совершенствования инженерных средств очистки воздуха от пыли за счет разделения дисперсной фазы (пылевых частиц) и дисперсионной среды (воздуха), что в конечном счете приведет к повышению эффективности очистки. Целью данного исследования явилось повышение экологической безопасности территорий промышленных площадок предприятий стройиндустрии и прилегающих селитебных зон на основе применения упомянутых высокоэффективных средств очистки воздуха от пыли.

Для достижения поставленной цели авторами решены следующие задачи: применена физико-энергетическая концепция и разработана блок-схема физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды различными видами строительной пыли, разработано высокоэффективное и экономичное устройство гидродинамической очистки вентиляционного воздуха от плохо смачиваемой слипающейся пыли, проведены экспериментальные исследования для выявления реального диапазона значений эффективности очистки воздуха от пыли.

Материалы и методы. В основу исследований авторами положены методы физического моделирования, математического описания и статистической обработки экспериментальных данных.  

Результаты исследования. В результате исследований установлено, что:

− в основу разработки высокоэффективного и экономичного устройства очистки воздуха от различных видов строительной пыли может быть положена предложенная авторами физико-энергетическая научная концепция, описывающая процессы загрязнения и снижения загрязнения воздушной среды;  

− поэтапное рассмотрение процесса загрязнения воздушной среды может быть основой научного обоснования и описания процесса снижения загрязнения воздушной среды предприятий строительной индустрии;

− на основании выполненного анализа процесса снижения загрязнения воздушной среды различными видами строительной пыли возможна разработка блок-схемы физической модели этого процесса;

− изучение особенностей поведения и свойств пылевого аэрозоля и направленных на него внешних силовых воздействий дает возможность наметить основные направления, технологии и инженерные средства повышения эффективности процесса очистки и разработать высокоэффективное и экономичное устройство, реализующее этот процесс;

− для исследования диапазона изменения значений эффективности очистки воздуха от пыли проведен ряд экспериментальных исследований в лабораторных условиях.

Обсуждение и заключение. Выполненные исследования позволили установить, что повышение эффективности очистки воздуха от пыли с содержанием от 20 до 70 % SiO₂ обеспечивается в устройстве за счет ряда конструктивных изменений, приводящих к интенсификации смачивания, связывания и удаления из воздуха пылевых частиц. При этом высокие значения (96,5–98,7 %) интегральной эффективности обеспечивают нормативные экологические требования к качеству воздуха приземного слоя атмосферы.

1. Покотило В.Э., Стрежнев Д.О., Толмачёва Л.В. Исследование химических загрязнений окружающей среды. В: Сборник статей и тезисов докладов IV международной междисциплинарной конференции «Достижения современной науки и образования». Ставрополь. 2018. Таганрог: ЭльДирект; 2018. С. 59–61.

2. Андреева Е.В., Кладо Т.Н. Атмосфера и жизнь. Ленинград: Гидрометеорологическое издательство; 1963. 268 c.

3. Andreeva EV, Klado TN. Atmosphere and Life. Leningrad: Hydrometeorological Publishing House; 1963. 268 p. (In Russ.)

4. Кулагина Т.А., Андруняк И.В. Технологические процессы и загрязняющие выбросы. Красноярск: Сибирский федеральный университет; 2019. 206 с.

5. Малашкина А.В. Факторы оценки влияния промышленных городов на здоровье населения. В: Труды I Национальной научно-практической конференции с международным участием «Инновации природообустройства и защиты окружающей среды». Саратов: Издательство «КУБиК»; 2019. С. 196–199.

6. Lysova E., Paramonova O., Samarskaya N., Gyrova O., Tsarevskaya I. Application of Physical and Energetic Approach to Estimation and Selection of Atmospheric Protection Systems for Energetic Devices. MATEC Web of Conferences. 2018;170:04013. https://doi.org/10.1051/matecconf/201817004013

7. Momei Qin, Murphy BN, Isaacs KK, McDonald BC, Quanyang Lu, McKeen SA, et al. Criteria Pollutant Impacts of Volatile Chemical Products Informed by Near-Field Modelling. Nature Sustainability. 2021;4(2):129–137. https://doi.org/10.1038/s41893-020-00614-1

8. Халиков И.С. Идентификация источников загрязнения объектов природной среды полициклическими ароматическими углеводородами с использованием молекулярных соотношений. Экологическая химия. 2018;27(2):76–85.

9. Bespalov V, Gurova O, Samarskaya N, Paramonova O. Classification of Air Pollution Criteria for the Improvement of Methodical Approaches to Ensure the Environmental Safety of Major Cities. E3S Web of Conferences. 2019;135:01033. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913501033 (accessed: 04.05.2024).

10. Palliyarayil A, Saini H, Vinayakumar K, Selvarajan P, Vinu A, Kumar NS, et al. Advances in porous material research towards the management of air pollution. Emergent Materials. 2021;4:607–643. https://doi.org/10.1007/s42247-020-00151-9

11. Садунишвили Т.А., Хатисашвили Г.А., Гурова О.С., Самарская Н.С. Глобальные экологические проблемы и биотехнологический подход. Монография. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет; 2021. 146 с.

12. Samarskaya N, Paramonova O, Lysova E. Study of the Air Pollution Reduction Process in the Production of Film-Forming Substances for Quick-Drying Enamels. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;666:042072 http://doi.org/10.1088/1755-1315/666/4/042072

13. Bespalov V, Gurova O. Development of an Integrated Approach to the Selection of Remediation Measures and Environmental Technologies for their Implementation. E3S Web of Conferences. 2021;258:08027. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202125808027

14. Samarskaya N, Gyrova O. Analysis of the Results of Theoretical Calculations Based on the Methodology for Making a Decision on the Choice of Optimal Technologies for Dedusting with Foam. AIP Conference Proceedings. 2022;2503(1):040004. https://doi.org/10.1063/5.0099703

15. Bespalov VI, Gurova OS. Scientific Substantiation of New Concept for Environmental Technologies Choice. AIP Conference Proceedings. 2022;2503(1):040005. https://doi.org/10.1063/5.0099700

16. Беспалов В.И., Лысова Е.П., Парамонова О.Н., Самарская Н.С. Обоснование выбора научного подхода для формирования максимально эффективных способов и средств снижения загрязнения воздушной среды при эксплуатации энергетических установок. Инженерный вестник Дона. 2018;(3). URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_42_Bespalov_Lysova.pdf_c86775c35f.pdf (дата обращения: 04.05.2024).