5. VAZDUH
              Zagañenje vazduha nije nov civilizacijski fenomen.
              • Kralj Edvard I 1307. godine zahteva za ograničenje spaljivanja uglja
              • Henry (1413-1422) formira je prvu komisiju za ispitivanje problema
                zagañenja vazduha
              • 1661. godine John Evelyn je štampao prvi ekološki pamflet sa ciljem
                udaljavanja industrije iz centra Londona i formiranje zelenog pojasa oko
                grada.
              Značajnija zagañenja vazduha obeležile su:
              • 1948. godine grad Doneri (Pensylvania) – čelična industrija; aero
                zagañenje je odnelo 20 života
05 – Vazduh




              • 1952. godine “ubistveni smog” okupirao je London u periodu jedne
                sedmice (vidljivost smanjena na 10m; Sumpor dioksid i čvrste čestice su
                bile uzrok smrti oko 5000 ljudi) – izvor sagorevanje uglja
              • 1972. godine Los Anñelos – fotohemijski smog – izvor izduvni gasovi
                motornih vozila

1




                Fotohemijsko zagañenje je danas prisutno u najvećem broju urbanih
                sredina (naročito u toplijem klimatskom području).
05 – Vazduh




                Ovo zagañenje nastaje usled emisije oksida ugljenika, azota i različitih
                isparljivih organskih komponenti koje u atmosferi u prisustvu svetlosti
                stvaraju fotohemijsko zagañenje.
                Dve navedene vrste aero zagañenja su i predmet zakonodavstva i praćenja
                – najviše u urbanim sredinama.

2




                                                                                           1
Čist vazduh je teško definisati jer se sastoji iz velikog broja komponenti.




                Ukoliko je čovek generator zagañenja, emitovane komponente se nazivaju
05 – Vazduh




                antropogeni zagañivači za razliku od mnogih prirodnih fenomena koji
                zagañuju životnu sredinu (požari, erupcije ...).
                Aero zagañenje može biti u gasovitom, parnom i čvrstom agregatnom
                stanju. Kakvo i koliko dejstvo zagañenja na eko sistem će zavisiti od vrste
                zagañujuće komponente, njene koncetracije, dužine vremenskog trajanja,
                meñusobne reakcije primarnih zagañivača.
3




                Posledični vremenski efekti zagañenja na ljude mogu se definisati kao:
                  • Neposredni efekti (od 24 do 48 časova),
                  • Zakasneli efekti (nakon višemesečne izloženosti zagañenju),
                  • Hronični efekti (višegodišnji uticaj zagañujućih komponenti).
                Toksične supstance svoje neagtivno dejstvo na žive organizme mogu
                preneti kroz vazduh, putem vode u koji dospevaju zagañenja iz vazduha ili
                putem korišćenja hrane sa zemljišta koje je kontaminirano aero
                zagañenjem.
                Gasovita zagañenja potiču negativnih, najčešće otrovnih, dejstava gasova
05 – Vazduh




                na floru i faunu.
                Mnogi izvori gasova i čvrstih čestica, koje zagañivači direktno emituju u
                atmosferu, nazivaju se primarni zagañivači. Zagañivači koji se formiraju u
                atmosferi kao posledica fizičkih ili hemijskih procesa nazivaju se
                sekundarni zagañivači.

4




                                                                                              2
Izvori primarnog zagañenja, definišu se kao procesi koji ih stvaraju.
              Najveći broj primarnih zagañivača emituje se u atmosferu kao posledica
              sagorevanja, ispravanja, mlevenja, čišćenja. Isparljive supstance od
              goriva, boja, fluida za čišćenje, odlaze u atmosferu procesom isparavanja.
              Prašina nastaje pri različitim procesima obrade zemlje, azbestne čestice
              pri oštećenju ili razgradnje izolacije cevovoda ...

              Procesi sagorevanja su jedan od najznačajnijih izvora zagañenja.

              Neki produkti sagorevanja ne bi bili tretirani kao značajni zagañivači da
05 – Vazduh




              velike akumulacije npr. CO2 u atmosferi ne stvaraju efekat staklene bašte.

              Ukoliko temperatura sagorevanja nije dovoljno visoka i ukoliko nema
              dovoljnu količinu kisenika iz vazduha proces oksidacije će biti nepotpun
              usled čega nastaje ugljne monoksid CO.

5




              5.1 Izvori nastajanja aero zagañenja
              Kao što je konstatovano najveći deo zagañujućih komponenti nastaje u
              procesima proizvodnje energije.
              Pored energetike veliki zagañivači vazduha su hemijska industrija,
              metalurgija, poljoprivreda, industrije za mehaničku preradu materijala,
              transportna sredstva itd.
              Izvore zagañenja, zavisno od mobilnosti zagañivača delimo:
                   1. nepokretni (energane, ind. objekti i sl.) i
05 – Vazduh




                   2. pokretni (automobili, avioni itd.).
              U narednoj tabeli je dat pregled najznačajnijih gasovitih zagañivača
              vazduha.



6




                                                                                           3
05 – Vazduh




7




              5.2 Izvori aero zagañenja
              Najznačajniji procesi kao izvori zagañujućih komponenti u industriji
              prikazani su na narednoj slici.
05 – Vazduh




8




                                                                                     4
SUMPOR DIOKSID (SO2)
              je jedan od najširih i najznačajnijih aero zagañivača. On u atmosferi reaguje
              sa vodom i atmosferskim kiseonikom stvarajući sumpornu kiselinu.
              SO2 nastaje pri ssagorevanju raznih vrsta ugljeva, tečnih goriva u hemijskoj
              industriji, u industriji proizvodnje celuloze, metalurgiji, rafinerijama i dr.
              Dva osnovna prirodna izvora SO2 su gasovita isparenja pri erupciji vulkana i
              geotermalni izvori kao gejziri i mineralne tople vode.
              Najveći izvor SO2 su procesi sagorevanja oko 70% i rafinerije emituju oko
              19% ukupne mase.
              SO2 je veoma rastvorljiv u vodi gradeći sumpornu kiselinu H2SO4. Kisele
05 – Vazduh




              kiše nastaju kao posledica integralnog dejstva oksida sumpora i vodene
              pare. One uništavaju vegetaciju posebno kada se formira kiseli smog i
              padavine da vrlo niskom pH vrednošću. Sumporni oksidi i sulfati (SO4)
              obezbojavaju ofarbane površine, korodiraju metale, razgrañuju objekte od
              mermera ...


9




              SUMPOR VODONIK (H2S)
              Vrlo otrovan gas, najčešće nastaje u rafinerijama nafte i gasa.
              Fosilna goriva sadrže odreñeni procenat sumpora. Najviše ga ima u uglju
              (od 1 do 6%).
              AZOT (N)
              I njegovi oksidi su značajni zagañivači, a dva najprisutnija su NO i NO2.
              Oksidi azota nastaju pri procesu sagorevanja a potiču od azota iz vazduha.
              UGLJENIKOVI OKSIDI
              Emisija ugljendioksida takoñe stalno raste, tako da je 8 miliona tona 1960.
              godine, porasla na 28 miliona tona 1982. godine.
05 – Vazduh




              Jedan od najvećih je ugljen monoksid koji nastaje kao posledica
              nepotpunog sagorevanja ugljenika. Oko 77% emisije CO potiče iz
              transportnih sredstava, pa je njegovo prisustvo u urbanim sredinama
              najveće u saobraćajnim špicevima.


10




                                                                                               5
Oksidi ugljenika CO2, CO i isparljiva organska jedinjenja predstavljaju
              ozbiljne zagañivače atmosfere stvarajući tzv. Efekat “staklene bašte”
              menjajući pri tome klimatske uslove na zemlji.
              Povećana koncetracija ovih gasova apsorbuje infracrveno zračenje, oni
              apsorbuju i deo toplote sa zemlje koji se normalno emituje u stratosferu,
              povećavajući temperaturu na zemlji.
              MIRISI
              Nastaju najčešće pri biološkim otpadnim reakcijama zato su najprisutniji u
              industriji prerade biljnih i životinjskih proizvoda.
05 – Vazduh




11




              POSEBNE SUPSTANCE
              Zavisno od forme čestica negasovite zagañujuće supstance su:
                  1. Prašina
                  2. Zagušljive pare (čvrste čestice nastale hemijskom reakcijom)
                  3. Izmaglica (nastaje kondenzacijom para – veličina čestica 0.5-3.0µm)
                  4. Dim (nastao nepotpunim sagorevanjem ugljeničnih materijala)
                  5. Sprejevi (čestice tečnosti nastale raspršivanjem tečnosti pod
                     pritiskom)
05 – Vazduh




              Svaki industrijski proces je izvor neke od naveenih posebnih supstanci.




12




                                                                                           6
5.3 Rasprostiranje zagañujućih komponenti
              Vazdušna kretanja koja nastaju koa posledica promene pritiska u osnovi
              imaju promenu temperature. Zbog toga je promena temperature vazduha
              sa visinom značajan faktor u izučavanju načina i oblika rasprostiranja
              zagañujućih komponenti.
05 – Vazduh




                                    Slika 5.2 Stabilna atmosfera
13
05 – Vazduh




                                   Slika 5.3 Inverzija u atmosferi
14




                                                                                       7
05 – Vazduh




                                   Slika 5.4 Profil toka aero zagañenja
15




              Koncetracija rasprostiranja zagañenja i njena evaluacija dato je Gausovom
              gasnom jedanačinom pod pretpostavkom z=0.

                                                          y2             H2 
                                                         −              − 2 
                                        Q                 2⋅δ y 
                                                               2
                                                                           2⋅δ z 
                     C( x ,y ) =                e               
                                                                     ⋅e          
                                   π ⋅v ⋅δy ⋅δz
                        C(x,y) – koncetracija na nivou zemlje (z=0)
                        Q - protok
                        x – rastojanje duž ose vetra
05 – Vazduh




                        y – horizontalno rastojanje od ose toka
                        δy – koeficijent horizontalne disperzije
                        δz – koeficijent vertikalne disperzije
                        H – visina srednje linije toka
                        v – brzina
16




                                                                                          8
5.5 Odreñivanje emisije i imisije čvrstih čestica i gasova
              Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri
              agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance
              razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente.
              Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od:
                 • mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.)
                 • od veličine čvrstih čestica i
                 • fizičkih osobina čestica.
              Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase
05 – Vazduh




              emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje.
              Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se
              fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode.



17
05 – Vazduh




18




                                                                                         9
05 – Vazduh




19




              GRANIČNA VREDNOST je propisom odreñen protok, ili koncetracija
              štetnih i opasnih komponenti na mestu izvora zagañenja. Rezultati merenja
              se mogu prikazati kao masa po jedinici zapremina gasa (npr. pri
              1,013x105Pa i 00C) ili kao masa protoka u jedinici vremena (mg/h; gr/h).
              STEPEN EMITOVANJA je odnos emitovane mase zagañujuće komponente
              u otpadnom gasu u odnosu na masu zagañujuće komponente dovedene sa
              sirovinom u proces (obično u %).
              Kao ograničenja u emisiji se navode: dopuštene zapreminske ili masene
              koncetracije zagañujućih komponenti u gasovima na izlazu iz procesa,
              dopušteni maseni odnosi, dopušteni stepen emitovanja ...
              Postupci za merenje emisije čvrstih čestica mogu se podeliti na postupke
              SA i postupke BEZ izdvajanja čvrstih čestica.
05 – Vazduh




              Postupci sa izdvajanjem zasnivaju se na principu: izdvanja centrifugalnom
              silom, filtracijom, izdvajanje udarom, termičko izdvajanje, električno
              izdvajanje.
              Postupci bez izdvajanja čvrstih čestica koriste sledeće fizičke principe:
              apsopciju svetlosti, difuziju svetlosti, kontakno električno opterećenje.
20




                                                                                          10
Za odreñivanje emisije čestica primenjuju se KONTINUALNE (neprekidne –
               u dužem vremenskom periodu se meri koncetracija) i DISKONTINUALNE
               (nivoi koncetracije u kraćem vremenskom intervalu od nekoliko minuta do
               nekoliko časova) metode.
               Na slici je prikazan fotoelektrični merni ureñaj za odreñivanje koncetracije
               čvrstih čestica.
05 – Vazduh




               Koncetracija se odreñuje na osnovu razlike inteziteta svetlosnih zraka kroz
               sloj gasa bez čvrstih čestica i sloj gasa sa čvrstim česticama.



21




              Pri merenju koncetracije gasovitih zagañujućih primesa, merenje se
              usložnjava u procesu emisije i imisije za višefazne i višekomponentne
              sisteme čiji sastav u potpunosti nije poznat. Složenost se povećava
              ukoliko su u gasu nalaze i čvrste čestice.
              Za merenje emisije i imisije gasova i para koriste se sledeće metode:

                    direktne metode – adsorpcija, apsorpcija, kondezacione metode

                    indirektne metode:

                      • fizičko-hemijski postupci (hromatografija)

                      • hemijski postupci (reakcija taloženja)
05 – Vazduh




                      • fizičke metode (refraktroetrija, spektrometrija)

                      • biološke metode (merenje štetnih posledica, testovi čula – da ju
                        manje tačne rezultate zbog subjektivnog faktora)



22




                                                                                              11
Merenje imisije je od velikog značaja za utvrñivanje uticaja projektovanog
               postrojenja na životnu sredinu. Ono se sprovodi u odreñenom području,
               visine mesta uzorkovanja, vremenskog perioda uzorkovanja, mernih
               mesta, postupka merenja i učestanosti merenja.
               Za odreñivanje imisije čvrstih čestica u atmosferi najčešće se primenjuju
               gravimetrijske metode koje definišu broj čestica u jedinici zapremine
               odnosno nataložene čestice po jedinici površine u jedinici vremena.
               Za utvrñivanje mase nataloženih čestica koriste se dve metode koje zavise
               od metereoloških uslova:
                     folija sa vezivnim sredstvom (čestice se vezuju za premazna
05 – Vazduh




                     sredstva na foliji),
                     sabirni levak (čvrste čestice i voda skupljaju se u levak, posle
                     isparavanja vode meri se masa čvrstih čestica)




23




              U narednoj tabeli su date maksimalno dopuštene imisije nekih zagañujućih
              komponenti (JUS.Z.B.O.001).
05 – Vazduh




24




                                                                                            12
Mere za smanjenje emisije zagañujućih komponenti:
                                        zagañujuć
                 1. smanjenjem emisije,
                 2. razblaženjem emisije,
                 3. povoljnim izborom lokacije postrojenja.
              Smanjenje emisije se postiže na sledeće načine:
                    primenom procesa sa minimalnom otpadnom energijom i masom
                    otpadnih materija (primarne mere)
                    izdvajanjem zagañujućih primesa i prečišćavanjem izlaznih gasova
                    (sekundarne mere)
              Primarne mere se mogu postići:
                    izborom ulaznih materijala koji neznatno ili uopšte ne zagañuju
05 – Vazduh




                    sredinu,
                    prethodnom obradom sirovina,
                    izborom pogodnih tehnologija,
                    izborom pogodnih ureñaja,
                    podešavanjem i održavanjem procesnih veličina.
25




              5.6 Odreñivanje emisije i imisije čvrstih čestica i gasova
              Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri
              agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance
              razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente.
              Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od:
                 • mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.)
                 • od veličine čvrstih čestica i
                 • fizičkih osobina čestica.
              Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase
              emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje.
05 – Vazduh




              Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se
              fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode.




26




                                                                                         13
5.6.1 Postupci i ureñaji za izdvajanje čvrstih čestica
              Prikupljanje čestica kao zagañujućih komponenti postiže se hermetičkim
              zatvaranjem izvora zagañenja ili postavljanjem ureñaja za usisavanje koji
              prikupljaju čestice pomoću hauba, otvora a potom ih usmeravaju ureñajim
              za prečišćavanje.
              Taložne komore
              Ovo su mehanički ureñaji za izdvajanje krupnijih čestica gasova. Usled
              smanjenja brzine gasa, u prostranim komorama na brzine oko 1 m/s, na
              čestice deluje samo sila teže, koja odvaja čestice iz gasne struje. Ova vrsta
              odvajača zahteva veći tehnološki radni prostor.
              Cikloni
05 – Vazduh




              Princip rada ciklona kao ureñaja za mehaničko izdvajanje čvrstih čestica
              zasniva se u delovanju centrifugalne sile na čestice, koja u dodiru sa
              spoljnim zidom ureñaja gube kinetičku energiju i pod dejstvom sile teže
              kreću se prema sabirniku. Nedostatak ciklona je ne mogućnost izdvajanja
              čestica finog praha.

27
05 – Vazduh




                            Slika 5.5 Ciklonski izdvajač čestica
28




                                                                                              14
Filteri
              Za suvo izdvajanje čestica manje granulacije koriste se filteri. Za izradu
              filtera koriste se različiti materijali, Prema poreklu, materijali mogu biti:
                  • prirodni (pamuk i vuna – maksimalna radna temp. 800C)
                  • veštački (polimeri, poliestri, tefloni - maksimalna radna temp. 1600C)
                  • mineralni (staklena vlakna - maksimalna radna temp. 3000C)
                  • metalni (metalna prediva – više temperature)
              Zavisno od načina strujanja gasa od spoljneg ka unutrašnjem delu ili
              obrnuto, najčešće se koriste dve vrste filtera, RUKAVNI ili VREĆASTI.
              Vrećasti filteri zaprljane čestice zadržavaju sa spoljne strane filtracione
05 – Vazduh




              tkanine.
              Ovim ureñajima se izdvajaju čestice < 0,5mm sa stepenom izdvajanja do
              99,9%.



29
05 – Vazduh




30




                                                                                              15
Prednosti ovih ureñaja su:
                   • visok stepen izdvajanja
                   • relativno jednostavna konstrukcija
                   • promena opterećenja u gasu neznatno utiče na stepen izdvajanja
                   • izdvajanje je nezavisno od gasa i praha
              Nedostaci:
                   • nemogućnost korišćenja na visokim temperaturama
                   • osetljivost filterskih materijala na vlagu
05 – Vazduh




                   • česte promene – kratak vek trajanja
                   • značajni troškovi održavanja



31




              Elektrofilteri
              Izdvajaju čestice svih prečnika i rade na elektrostatičkom principu. Koriste
              se za gasove do 4500C.
              Električno prečišćavanje se bazira na jonizaciji gasa, pri čemu joni gasa
              formirani oko korone (pri visokom naponu) pod uticajem električnog polja
              se kreću prema taložnoj elektrodi (uzemljenoj). Čvrste čestice se talože na
              taložnim elektrodama odakle se sakupljaju otresanjem ili pranjem.
              Čestice gasa pri prolasku u prostor izmeñu koronarne elektrode i taložne,
              naelektrišu se usled čega skreću prema elektrodama, na kojoj se talože.
              Radna ili aktivna zona elektrofiltera je deo u kome se stvara električno
05 – Vazduh




              polje.
              Prema pravcu strujanja zaprljanog gasa elektrofilteri mogu biti horizontalni
              (najčešće pločasti) i vertiklani (sa cevnim i pločastim taložnim
              elektrodama).


32




                                                                                             16
05 – Vazduh




33




              Shodno načinu izdvajnja nataloženih čestica, elektrofilteri se dela na SUVE
              i VLAŽNE. Kod suvih se prah otklanja otresanjem, a kod vlažnih ispiranjem
              sa vodom. Vlažno izdvajanje može biti periodično i kontinulano. Periodično
              se odvajaju materijali koji nisu skloni cementiranju.
              Stepen izdvajnja čestica u elektrofilteru se može izračunati preko izraza
              Dojča-Andersona:
                                             ω ⋅A
                                         -
                             η = 1- e         Q


              Gde su:
              η – frakcioni stepen izdvajnja čestica [m/s]
05 – Vazduh




              A – ukupna površina prijema čestica [m2]
              ω – brzina skretanja čestica [m/s]
              Q – zapreminski protok gasa kroz elektrostatički odvajač [m3/s]


34




                                                                                            17
Na stepen izdvajanja u elektrofilteru utiču: brzina gasa u aktivnom
              preseku, električni paramteri, koncetracija čestica, specifična električna
              otpornost praha, svojstvo gasa ...
              Mokri elektrofilteri imaju veći stepen izdvajanja od suvih. Nedostaci su im
              naknadna prerada otpadne vode i mulja, mogućnost korozije i zagañenje
              vodotokova.
              Prednosti elektrofiltera su:
                  • pogodnost za velike zapreminske protoke
                  • mali pad pritiska i temperature u ureñaju
                  • efikasno izdvajanje čestica ispod 0,1 µm
                  • koristi se za širok temperaturni opseg i ulaznih koncetracija gasa
05 – Vazduh




                  • relativno niski troškovi radne eksploatacije
              Nedostaci:
                  • veliki investicioni troškovi
                  • neprimenjivost na eksplozivne gasove i prah
                  • zahtevaju veliki prostor.
35




              5.6.2 Vlažni postupci
              Pri ovim postupcima čvrste čestice se vezuju za tečnost. Postupak
              izdvajanja čvrstih čestica ali i gasovitih komponenti iz gasova može se
              ostvariti na više načina:
                  • tečnosti se raspršuju u radnom prosotru ureñaja u obliku sitnih kapi
                    koje inteziviraju površinu dodira izmeñu tečnoti, gasa i praha;
                  • gas se vadi u obliku mehurova kroz sloj tečnosti;
                  • usmeravanjem struje gasa sa prahom na tanke slojeve tečnosti koji
                    se raspršuju vezujući gasovite ili čvrste čestice.
              Ureñaji za tzv. pranje gasova mogu se tipizirati na:
05 – Vazduh




                  • venturi raspršivače – skruberi
                  • vrtložne izdvajivače
                  • izdvajivače sa raspršivanjem tečnosti
                  • izdvajivače sa podovima

36




                                                                                            18
05 – Vazduh




37




              Stepen izdvajnja čvrstih čestica po Samrou:


                                                           b
                                                      -a⋅ Wk
                                     η = 1- e
              Gde su:
              η – stepen izdvajnja čestica [m/s]
              Wk – energija uneta gasom i tešnošću u izdvajač, kontaktna energija gasa
                   koji se prečišćava [kWh/(100m3 gasa)]
05 – Vazduh




              a, b – konstante koje zavise od vrste, veličine praha i tipa izdvajača




38




                                                                                         19
05 – Vazduh




39




              Prednosti vlažnih izdvajivača:
                  • mali troškovi održavanja
                  • jednostavna konstrukcija
                  • zahtevaju malo prostora
                  • visoka radna sigurnost
                  • pogodni su za prečišćavanje vlažnih gasova
                  • pogodni za izdvajanje komponenti u tečnoj, čvrstoj i gasovitoj fazi
                  • prečišćavaju zapaljive mešavine gasa i praha
              Nedostaci:
05 – Vazduh




                  • visoki eksploatacioni troškovi
                  • zahteva dopunsko prečišćavanje voda odnosno taloga
                  • opasnost od korozije i smrzavanja
                  • mogućnost stvrdnjavanja nekih prahova u kontaktu sa vodom
40




                                                                                          20
5.6.3 Izdvajanje gasovitih zagañujućih komponenti
              Adsorpcija, apsorpcija, kondezacija i oksidacija su osnovni postupci za
              izdvajanje gasovitih zagañujućih komponenti iz gasova.
              Apsorpcija je proces pri kojem se komponenta gasa fizički razdvaja od
              nosećeg gasnog toka i hemijski vezuje za tečnu fazu. Od rastvorljivosti
              gasa u tečnosti i njenog parcijalnog pritiska u gasovitoj fazi zavisi efekat
              procesa apsorcije. Apsorbcioni efekat opada sa porastom temperature.
              Hemosorpcija je apsorbcioni proces pri kome gasovita komponenta gradi
              hemijsko jedinjenje sa tečnom fazom. Postupci apsorbcije zavisno od
              apsorpcionog fluida se dele na apsorpciju sa vodom i teže ispraljivom
              tečnošću.
05 – Vazduh




              Adsorpcija je proces vezivanja zagañujuće gasovite komponente za
              porozne čvrste materijale. Ovaj proces se najčešće koristi za uklanjanje
              mirisa. Najčešće korišćeni materijali za adsorpciju su aktivni ugalj,
              aluminijum trioksid (Al2O3) ...



41




              Kondezacija je proces prečišćavanja gasova gde se zagañujuća
              komponenta prevodi u tečno stanje snižavanjem temperature ili
              povećanjme pritiska pri istoj temperaturi.
              Oksidacija je postupak pri kome se sagorljive gasovite komponente u
              kontaktu sa kiseonikom pri povišenoj temperaturi transformišu u CO2 i
              H2O. Zavisno od toplotne moći i vrste otpadnog gasa sagorevanje može se
              dovijati sa ili bez dodatnog goriva. Razlikuju se termička i katalitička
              oksidacija. Pri manjim protocima otpadnih gasova prednost se daje
              termičkom sagorevanju (oksidaciji), prednost je u jednostavnoj
              konstrukciji. Kod gasova sa manjom kaloričnom moći i većim protocima
              katalitička oksidacija (sagorevanje) ima ekonomsku prednost.
05 – Vazduh




42




                                                                                             21
5.7 Kvalitet vazduha u zatvorenom prostoru
                Izlaganje ljudi zagañenjima u zatvorenom prostoru znatno je veće od
                uobičajenih očekivanja.
                Na slici je dat prikaz procentualnog udela provedenog vremena u
                zatvorenom prostoru.
05 – Vazduh




43




              Analiza količine emisije zagañujućih komponenti iz termoelektrana u SAD i
              duvanskog dima u odnosu na njihov uticaj na ljudsko zdravlje prema
              stepenu izloženosti štetnom dejstvu emitovanih zagañenja dat je na
              sledećoj slici.
05 – Vazduh




44




                                                                                          22
U ambijetalnim uslovima domaćinstva niz aktivnosti produkuju različite
              nivoe ugljen monoksida, azotdioksida, ugljovodonika itd. (grejanje
              sagorevanjem, kuvanje, zagrevanje vode, hlañenje).
              Dim cigarete emituje ugljen monoksid, benzen, eldehide, čestice i oko 4000
              hemikalija.
              Radon
              To je radiokativan gas koji iz zemlje dospeva u zatvoren prostor. Radon je
              jedan od najvećih zagañivača u zatvorenom životnom i radnom prostoru.
              Radon je radioaktivan i kancerogen gas. Drugi je po značaju uzročnika
              pojave raka pluća. Nastaje u pukotinama mineralnih stena u zemljištu i
              putujući na gore dospeva kroz pod u stambene prostore.
05 – Vazduh




              Radon emituju i neki prirodni grañevinski materijali, podzemne vode koje
              pri aeraciji (tuširanju) oslobañaju radon.
              Pri izgradnji stambenih ili poslovnih objekata obavezno se mora ispitati
              nivo emitovanja radona iz zemljišta i sprovesti mere zaštite (izolacija,
              ventilacija prostorija ...)

45




              Duvanski dim
              sa oko 4000 hemikalija koje sadrži u sebi jedan je od osnovnih uzročnika
              karcinoma grla. Pored aktivnih pušača pogubnom dejstvu polutanata iz
              duvanskog dima imaju i sekundarni pušači (nepušači koji borave u istoj
              prostoriji).
              Azbest
              Nekada široko korišćen grañevinski materijal (termoizolacija – kamini,
              pećnice ,fenovi ...). Posle dužeg vremenskog perioda, usled oštećenja
              mikroskopska vlakna disperguju u zatvoreni prostorni ambijent. Veliki
              izazivač kancera disajnih organa.
05 – Vazduh




              Biološki zagañivači
              Gljivice, bakterije i drugi mikrorganizmi jako su prisutni u domaćinstvu.




46




                                                                                           23
Model kvaliteta vazduha u zatvorenom prostoru
              Primena modela kutije pri analizi zakona o održanju mase može se i ovde
              primeniti. Zgrade bi se tretirale, ukoliko je neophodno, kao skup boksova
              od kojih bi se svaki karakterisao posebnim nivoima zagañujućih
              komponenti.
              Uprošćeni model posmatranja objekta dat je na slici.
05 – Vazduh




47




              Veliki je broj zagañenja koji se mogu naći u zatvorenom prostoru. Pored
              zagañenja koja iz spoljnjeg ambijenta dospevaju u zatvoreni prostor, njima
              se dodaju i zagañenja nastala u zatvorenom prostoru. Ova zagañenja
              mogu odstraniti iz zatvorenog prostora infiltracijom ili ventilacijom.
              Uprošćeni model neobuhvata mehaničku filtraciju (sistem za prečišćavanje
              vazduha u kome se odstranjuje načistoća i prečišćeni vazduh bi se vratio u
              posmatrani prostor), tako da maseni bilans u mešovitim uslovima može da
              se predstavi u sledećem obliku:

               kolicina dospelog   nivo zagadjenja   nivo zagadjenja   nivo razgradnje 
               vazduha u boks  =  dospelog u boks  −  koje napusta boks  −  u boksu
                                                                                       
                                                                                              
                                                                                       
05 – Vazduh




                         dC
                     V      = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V
                         dt


48




                                                                                                  24
dC
                 V       = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V
                      dt
              V – zapremina vazduha dospelog u zgradu (m3/promena vazduha)
              I – promena vazduha (broj promena vazduha na čas)
              S – nivo emisije (mg/h)
              C – koncetracija u zatvorenom prostoru (mg/m3)
              Ca – koncetracija u spoljnom ambijentu (mg/m3)
              K – nivo dezintegracije reaktivnosti zagañivača (1/h)
05 – Vazduh




              Jedan od jednostavnijih puteva utvrñivanja trajnog zagañenja je
              pretpostavka da dC/dt=0 iz čega sledi:




49




                                                           S            
                                                            V  + Ca ⋅ I 
                                                 C (∞ ) =               
                                                           I +K           
                                                          
                                                                          
                                                                           

              Dok opšti izraz ima sledeći oblik:


                               S            
                                V  + Ca ⋅ I 
                     C (t ) =                       [               ]
                                                ⋅ 1 − e − (I + K )⋅t + C (0 ) ⋅ e − (I + K )⋅t
                               I +K           
                              
                                              
                                               
05 – Vazduh




              Gde je C(0) početna koncetracija u objektu




50




                                                                                                  25
Neki od zagañivača koje bismo želeli modelirati, kao što su CO i NO mogu
              se u nekim uslovima tretirati kao konzervativni iz čega sledi da
              dezintegracioni nivo u toku vremena nepostoji ili je vrlo mali iz čega sledi
              da je K=0.
              Izraz sa prethodne strane se može uprostiti ukoliko se u osnovnim
              uslovima pretpostavi da nema zagañenja u spoljnom ambijentu (Ca=0), da
              nema početnog zagañenja u objektu C(0)=0 i da je zagañivač nepromenljiv
              – konzervativan (K=0). Pod navedenim uslovima:

                                          S 
                                C (t ) =           [
                                                 ⋅ 1− e
                                                         − I ⋅t
                                                                  ]
                                          I ⋅V 
05 – Vazduh




51




              5.8 Strategija zaštite vazduha
              Na lokalnom nivou štetnosti uticaja zavisi od: sposobnosti
              samoprečišćavanja prirode, karakteristike sirovina (goriva), korišćene
              tehnologije, lokalnih propisa i normi.
              Neke od metoda za smanjenje zagañenja okruženja od sumpornih i azotnih
              jedinjena su:
              1. Preventivne metode:
                  •   odsumporavanje goriva pre sagorevanja,
                  •   odsumporavanje dodavanjem aditiva pri procesu sagorevanja,
                  •   odsumporavanje produakta sagorevanja,
05 – Vazduh




                  •   oplemenjivanje goriva (ugljeva),
                  •   gasifikaciji ugljeva,
                  •   nove metode sagorevanja.


52




                                                                                             26
2. Mere samoprečišćavanja:
                  •   izbor lokacije postrojenja i izbor veličina dimnjaka,
                  •   razblaživanje gasovitih zagañivača vazduhom,
                  •   centralizovano snabdevanje toplotom,
                  •   korišćenje goriva sa manjim sadržajem sumpora (gasovitih) u
                      ugroženom području.

              3. Kurativne metode:
                  •   gajenje otpornijih biljnih kultura,
                  •   zaštita zakiseljavanja jezera povećanjem sadržaja krečnjaka i
05 – Vazduh




                      gajenjem otpornijh vrsta riba
                  •   češća i periodična zaštita materijalnih dobara.




53




              Zaštita vazduha i nivo zagañenja definišu se na osnovu rezultata analize
              rizika a u skladu sa Republičkim pravilnikom o analizi uticaja.
              Izvore emisije zagañujuće komponente teško je svesti na nulu a
              investicioni troškovi eksponencijalno rastu iznad odgovarajućeg stepena
              postignute sigurnosti.
              Komparativna studija rizika treba da da odgovor na ovo pitanje uzimajući u
              obzir i zdravlje ljudi, elemente eko sistema, ekonomske sposobnosti
              investitora i moguće tipove rizika.
              Razvoj na projektu ima cilj da ispoštuje granične vrednosti emisije koje su
              kompromis izmeñu zahteva za smanjenje štetnih efekata i zahteva za
              obavljanje delatnosti sa što nižim troškovima.
05 – Vazduh




              Na sledećoj slici da je prikaz komparativne analize u strategiji zaštite
              vazduha!




54




                                                                                            27
05 – Vazduh




55




              Emisiona vrednost zagañujućih komponenti zakonski definisanih usled
              novih potreba, tehnologije i radnih uslova trpe vremensake promene. Za
              energetska postrojenja neki emisioni kriterijumi su:
              Emisija čvrstih čestica u dimnim gasovima (pri 1,013*105 Pa i 00 C) ne sme
              prekoračiti zavisno od snage energetskog postrojenja:
                  •   50 mg/m3 za toplotne snage ≥ 5 µW
                  •   150 mg/m3 za toplotne snage < 5 µW
              Emisija CO ne sme prekoračiti vrednost 0,25 mg/m3 za postrojenje
              toplotnog kapaciteta < 2,5 µW.
              Dopuštena emisija organiskih jedinjenja < 50 mg/m3
05 – Vazduh




              Emisija SO2 i SO3 ne smeju kod sagorevanja fluidiziranom sloju prekoračiti
              vrednost od 0,4 mg/m3.




56




                                                                                           28
5.9 Zakonska regulativa
              Sve veći broj zakonskih konvencija imaju za cilj da smanje emisiju
              zagañujućih komponenti u vazduhu s obzirom na izrazitu tendenciju
              povećanja emisije zagañujućih komponenti u atmosferi.
              Svaki tehnološki proces kao i energetski procesi moraju imati tehničko
              tehnološke mere za smanjenje emisije zagañenja u atmosferu. Svaka
              dodatna tehnička sredstva poskupljuju proizvodne cikluse koji generišu
              zagañivače ali sa druge strane javlja se imperativna potreba za
              smanjenjem lokalnog i regionalnog zagañenja kao i izraženih globalnih
              promena kao što su “efekat staklene bašete” i “kisele kiše”.
              Preporuke OECD-a iz 1985. godine u oblasti emisije zagañujućih
05 – Vazduh




              komponenti sadrže: smanjenje emisje na izvoru uz korišćenje najboljih
              raspoloživih ekonomičnih tehnologija, razvoj i podsticaj tehnologija za
              smanjenje emisije, smanjenje zagañenosti vazduha u nacionalnim
              okvirima, uključujući i prekoračenje zagañenja, smanjenje emisije iz
              stacionarnih i pokretnih izvora.


57




              Kvalitet vazduha i definisane norme zavise od niza faktora. Raspoloživi
              tehnološki nivo, društveni sistem vrednosti u zakonodavnoj zajednici i
              uslovi koji vladaju u ekosistemu (sposobnost samoprečišćavanja).

              U regulisanju zaštite vazduha u EU spadaju mere zaštite koje se tiču svih
              slojeva atmosfere uključujući i stratosferu, odnosno ozonski omotač.

              U EU kada je reč o zaštiti vazduhu čine se napori da se ujednače
              zakonodavstva država članica (npr. o izduvnim gasovima), a sa druge
              strane da se zakonodavstvo EU prilagodi obavezama preuzetim na
              meñunarodnom planu (npr. zaključcima Bečke konvencije o zaštiti
              ozonskog omotača i Montrealskog protokola o supstancama koje oštećuju
05 – Vazduh




              taj omotač).

              U Srbiji su meñunarodne obaveze uključuju u nacionalno zakonodavstvo
              kroz rad meterološke službe uspostavljene je mreža stanica za praćenje
              zagañujućih materija putem atmosfere, koja je uključena u mrežu EU.


58




                                                                                          29

05 vazduh

  • 1.
    5. VAZDUH Zagañenje vazduha nije nov civilizacijski fenomen. • Kralj Edvard I 1307. godine zahteva za ograničenje spaljivanja uglja • Henry (1413-1422) formira je prvu komisiju za ispitivanje problema zagañenja vazduha • 1661. godine John Evelyn je štampao prvi ekološki pamflet sa ciljem udaljavanja industrije iz centra Londona i formiranje zelenog pojasa oko grada. Značajnija zagañenja vazduha obeležile su: • 1948. godine grad Doneri (Pensylvania) – čelična industrija; aero zagañenje je odnelo 20 života 05 – Vazduh • 1952. godine “ubistveni smog” okupirao je London u periodu jedne sedmice (vidljivost smanjena na 10m; Sumpor dioksid i čvrste čestice su bile uzrok smrti oko 5000 ljudi) – izvor sagorevanje uglja • 1972. godine Los Anñelos – fotohemijski smog – izvor izduvni gasovi motornih vozila 1 Fotohemijsko zagañenje je danas prisutno u najvećem broju urbanih sredina (naročito u toplijem klimatskom području). 05 – Vazduh Ovo zagañenje nastaje usled emisije oksida ugljenika, azota i različitih isparljivih organskih komponenti koje u atmosferi u prisustvu svetlosti stvaraju fotohemijsko zagañenje. Dve navedene vrste aero zagañenja su i predmet zakonodavstva i praćenja – najviše u urbanim sredinama. 2 1
  • 2.
    Čist vazduh jeteško definisati jer se sastoji iz velikog broja komponenti. Ukoliko je čovek generator zagañenja, emitovane komponente se nazivaju 05 – Vazduh antropogeni zagañivači za razliku od mnogih prirodnih fenomena koji zagañuju životnu sredinu (požari, erupcije ...). Aero zagañenje može biti u gasovitom, parnom i čvrstom agregatnom stanju. Kakvo i koliko dejstvo zagañenja na eko sistem će zavisiti od vrste zagañujuće komponente, njene koncetracije, dužine vremenskog trajanja, meñusobne reakcije primarnih zagañivača. 3 Posledični vremenski efekti zagañenja na ljude mogu se definisati kao: • Neposredni efekti (od 24 do 48 časova), • Zakasneli efekti (nakon višemesečne izloženosti zagañenju), • Hronični efekti (višegodišnji uticaj zagañujućih komponenti). Toksične supstance svoje neagtivno dejstvo na žive organizme mogu preneti kroz vazduh, putem vode u koji dospevaju zagañenja iz vazduha ili putem korišćenja hrane sa zemljišta koje je kontaminirano aero zagañenjem. Gasovita zagañenja potiču negativnih, najčešće otrovnih, dejstava gasova 05 – Vazduh na floru i faunu. Mnogi izvori gasova i čvrstih čestica, koje zagañivači direktno emituju u atmosferu, nazivaju se primarni zagañivači. Zagañivači koji se formiraju u atmosferi kao posledica fizičkih ili hemijskih procesa nazivaju se sekundarni zagañivači. 4 2
  • 3.
    Izvori primarnog zagañenja,definišu se kao procesi koji ih stvaraju. Najveći broj primarnih zagañivača emituje se u atmosferu kao posledica sagorevanja, ispravanja, mlevenja, čišćenja. Isparljive supstance od goriva, boja, fluida za čišćenje, odlaze u atmosferu procesom isparavanja. Prašina nastaje pri različitim procesima obrade zemlje, azbestne čestice pri oštećenju ili razgradnje izolacije cevovoda ... Procesi sagorevanja su jedan od najznačajnijih izvora zagañenja. Neki produkti sagorevanja ne bi bili tretirani kao značajni zagañivači da 05 – Vazduh velike akumulacije npr. CO2 u atmosferi ne stvaraju efekat staklene bašte. Ukoliko temperatura sagorevanja nije dovoljno visoka i ukoliko nema dovoljnu količinu kisenika iz vazduha proces oksidacije će biti nepotpun usled čega nastaje ugljne monoksid CO. 5 5.1 Izvori nastajanja aero zagañenja Kao što je konstatovano najveći deo zagañujućih komponenti nastaje u procesima proizvodnje energije. Pored energetike veliki zagañivači vazduha su hemijska industrija, metalurgija, poljoprivreda, industrije za mehaničku preradu materijala, transportna sredstva itd. Izvore zagañenja, zavisno od mobilnosti zagañivača delimo: 1. nepokretni (energane, ind. objekti i sl.) i 05 – Vazduh 2. pokretni (automobili, avioni itd.). U narednoj tabeli je dat pregled najznačajnijih gasovitih zagañivača vazduha. 6 3
  • 4.
    05 – Vazduh 7 5.2 Izvori aero zagañenja Najznačajniji procesi kao izvori zagañujućih komponenti u industriji prikazani su na narednoj slici. 05 – Vazduh 8 4
  • 5.
    SUMPOR DIOKSID (SO2) je jedan od najširih i najznačajnijih aero zagañivača. On u atmosferi reaguje sa vodom i atmosferskim kiseonikom stvarajući sumpornu kiselinu. SO2 nastaje pri ssagorevanju raznih vrsta ugljeva, tečnih goriva u hemijskoj industriji, u industriji proizvodnje celuloze, metalurgiji, rafinerijama i dr. Dva osnovna prirodna izvora SO2 su gasovita isparenja pri erupciji vulkana i geotermalni izvori kao gejziri i mineralne tople vode. Najveći izvor SO2 su procesi sagorevanja oko 70% i rafinerije emituju oko 19% ukupne mase. SO2 je veoma rastvorljiv u vodi gradeći sumpornu kiselinu H2SO4. Kisele 05 – Vazduh kiše nastaju kao posledica integralnog dejstva oksida sumpora i vodene pare. One uništavaju vegetaciju posebno kada se formira kiseli smog i padavine da vrlo niskom pH vrednošću. Sumporni oksidi i sulfati (SO4) obezbojavaju ofarbane površine, korodiraju metale, razgrañuju objekte od mermera ... 9 SUMPOR VODONIK (H2S) Vrlo otrovan gas, najčešće nastaje u rafinerijama nafte i gasa. Fosilna goriva sadrže odreñeni procenat sumpora. Najviše ga ima u uglju (od 1 do 6%). AZOT (N) I njegovi oksidi su značajni zagañivači, a dva najprisutnija su NO i NO2. Oksidi azota nastaju pri procesu sagorevanja a potiču od azota iz vazduha. UGLJENIKOVI OKSIDI Emisija ugljendioksida takoñe stalno raste, tako da je 8 miliona tona 1960. godine, porasla na 28 miliona tona 1982. godine. 05 – Vazduh Jedan od najvećih je ugljen monoksid koji nastaje kao posledica nepotpunog sagorevanja ugljenika. Oko 77% emisije CO potiče iz transportnih sredstava, pa je njegovo prisustvo u urbanim sredinama najveće u saobraćajnim špicevima. 10 5
  • 6.
    Oksidi ugljenika CO2,CO i isparljiva organska jedinjenja predstavljaju ozbiljne zagañivače atmosfere stvarajući tzv. Efekat “staklene bašte” menjajući pri tome klimatske uslove na zemlji. Povećana koncetracija ovih gasova apsorbuje infracrveno zračenje, oni apsorbuju i deo toplote sa zemlje koji se normalno emituje u stratosferu, povećavajući temperaturu na zemlji. MIRISI Nastaju najčešće pri biološkim otpadnim reakcijama zato su najprisutniji u industriji prerade biljnih i životinjskih proizvoda. 05 – Vazduh 11 POSEBNE SUPSTANCE Zavisno od forme čestica negasovite zagañujuće supstance su: 1. Prašina 2. Zagušljive pare (čvrste čestice nastale hemijskom reakcijom) 3. Izmaglica (nastaje kondenzacijom para – veličina čestica 0.5-3.0µm) 4. Dim (nastao nepotpunim sagorevanjem ugljeničnih materijala) 5. Sprejevi (čestice tečnosti nastale raspršivanjem tečnosti pod pritiskom) 05 – Vazduh Svaki industrijski proces je izvor neke od naveenih posebnih supstanci. 12 6
  • 7.
    5.3 Rasprostiranje zagañujućihkomponenti Vazdušna kretanja koja nastaju koa posledica promene pritiska u osnovi imaju promenu temperature. Zbog toga je promena temperature vazduha sa visinom značajan faktor u izučavanju načina i oblika rasprostiranja zagañujućih komponenti. 05 – Vazduh Slika 5.2 Stabilna atmosfera 13 05 – Vazduh Slika 5.3 Inverzija u atmosferi 14 7
  • 8.
    05 – Vazduh Slika 5.4 Profil toka aero zagañenja 15 Koncetracija rasprostiranja zagañenja i njena evaluacija dato je Gausovom gasnom jedanačinom pod pretpostavkom z=0.  y2   H2  −  − 2  Q  2⋅δ y  2  2⋅δ z  C( x ,y ) = e   ⋅e   π ⋅v ⋅δy ⋅δz C(x,y) – koncetracija na nivou zemlje (z=0) Q - protok x – rastojanje duž ose vetra 05 – Vazduh y – horizontalno rastojanje od ose toka δy – koeficijent horizontalne disperzije δz – koeficijent vertikalne disperzije H – visina srednje linije toka v – brzina 16 8
  • 9.
    5.5 Odreñivanje emisijei imisije čvrstih čestica i gasova Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente. Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od: • mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.) • od veličine čvrstih čestica i • fizičkih osobina čestica. Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase 05 – Vazduh emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje. Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode. 17 05 – Vazduh 18 9
  • 10.
    05 – Vazduh 19 GRANIČNA VREDNOST je propisom odreñen protok, ili koncetracija štetnih i opasnih komponenti na mestu izvora zagañenja. Rezultati merenja se mogu prikazati kao masa po jedinici zapremina gasa (npr. pri 1,013x105Pa i 00C) ili kao masa protoka u jedinici vremena (mg/h; gr/h). STEPEN EMITOVANJA je odnos emitovane mase zagañujuće komponente u otpadnom gasu u odnosu na masu zagañujuće komponente dovedene sa sirovinom u proces (obično u %). Kao ograničenja u emisiji se navode: dopuštene zapreminske ili masene koncetracije zagañujućih komponenti u gasovima na izlazu iz procesa, dopušteni maseni odnosi, dopušteni stepen emitovanja ... Postupci za merenje emisije čvrstih čestica mogu se podeliti na postupke SA i postupke BEZ izdvajanja čvrstih čestica. 05 – Vazduh Postupci sa izdvajanjem zasnivaju se na principu: izdvanja centrifugalnom silom, filtracijom, izdvajanje udarom, termičko izdvajanje, električno izdvajanje. Postupci bez izdvajanja čvrstih čestica koriste sledeće fizičke principe: apsopciju svetlosti, difuziju svetlosti, kontakno električno opterećenje. 20 10
  • 11.
    Za odreñivanje emisiječestica primenjuju se KONTINUALNE (neprekidne – u dužem vremenskom periodu se meri koncetracija) i DISKONTINUALNE (nivoi koncetracije u kraćem vremenskom intervalu od nekoliko minuta do nekoliko časova) metode. Na slici je prikazan fotoelektrični merni ureñaj za odreñivanje koncetracije čvrstih čestica. 05 – Vazduh Koncetracija se odreñuje na osnovu razlike inteziteta svetlosnih zraka kroz sloj gasa bez čvrstih čestica i sloj gasa sa čvrstim česticama. 21 Pri merenju koncetracije gasovitih zagañujućih primesa, merenje se usložnjava u procesu emisije i imisije za višefazne i višekomponentne sisteme čiji sastav u potpunosti nije poznat. Složenost se povećava ukoliko su u gasu nalaze i čvrste čestice. Za merenje emisije i imisije gasova i para koriste se sledeće metode: direktne metode – adsorpcija, apsorpcija, kondezacione metode indirektne metode: • fizičko-hemijski postupci (hromatografija) • hemijski postupci (reakcija taloženja) 05 – Vazduh • fizičke metode (refraktroetrija, spektrometrija) • biološke metode (merenje štetnih posledica, testovi čula – da ju manje tačne rezultate zbog subjektivnog faktora) 22 11
  • 12.
    Merenje imisije jeod velikog značaja za utvrñivanje uticaja projektovanog postrojenja na životnu sredinu. Ono se sprovodi u odreñenom području, visine mesta uzorkovanja, vremenskog perioda uzorkovanja, mernih mesta, postupka merenja i učestanosti merenja. Za odreñivanje imisije čvrstih čestica u atmosferi najčešće se primenjuju gravimetrijske metode koje definišu broj čestica u jedinici zapremine odnosno nataložene čestice po jedinici površine u jedinici vremena. Za utvrñivanje mase nataloženih čestica koriste se dve metode koje zavise od metereoloških uslova: folija sa vezivnim sredstvom (čestice se vezuju za premazna 05 – Vazduh sredstva na foliji), sabirni levak (čvrste čestice i voda skupljaju se u levak, posle isparavanja vode meri se masa čvrstih čestica) 23 U narednoj tabeli su date maksimalno dopuštene imisije nekih zagañujućih komponenti (JUS.Z.B.O.001). 05 – Vazduh 24 12
  • 13.
    Mere za smanjenjeemisije zagañujućih komponenti: zagañujuć 1. smanjenjem emisije, 2. razblaženjem emisije, 3. povoljnim izborom lokacije postrojenja. Smanjenje emisije se postiže na sledeće načine: primenom procesa sa minimalnom otpadnom energijom i masom otpadnih materija (primarne mere) izdvajanjem zagañujućih primesa i prečišćavanjem izlaznih gasova (sekundarne mere) Primarne mere se mogu postići: izborom ulaznih materijala koji neznatno ili uopšte ne zagañuju 05 – Vazduh sredinu, prethodnom obradom sirovina, izborom pogodnih tehnologija, izborom pogodnih ureñaja, podešavanjem i održavanjem procesnih veličina. 25 5.6 Odreñivanje emisije i imisije čvrstih čestica i gasova Zagañenost gasova nastaje pod uticajem zagañujućih supstanci sva tri agregatna stanja. Zavisno od karakteristika zagañujuće supstance razlikujemo merne metode za čvrste čestice i gasovite komponente. Tehnike merenja za čvrste čestice zavise od: • mesta merenja (u atmosferi, cevnim vodovima, dimnim kanalima i sl.) • od veličine čvrstih čestica i • fizičkih osobina čestica. Merenje emisije čvrstih čestica omogućava utvršivanje ukupne mase emitovanih čestica kao i izbor ureñaja za njihovo izdvajanje. 05 – Vazduh Za merenje koncetracije gasovitih zagañujućih komponenti koriste se fizičke, hemijsko-fizičke i elektrohemijske metode. 26 13
  • 14.
    5.6.1 Postupci iureñaji za izdvajanje čvrstih čestica Prikupljanje čestica kao zagañujućih komponenti postiže se hermetičkim zatvaranjem izvora zagañenja ili postavljanjem ureñaja za usisavanje koji prikupljaju čestice pomoću hauba, otvora a potom ih usmeravaju ureñajim za prečišćavanje. Taložne komore Ovo su mehanički ureñaji za izdvajanje krupnijih čestica gasova. Usled smanjenja brzine gasa, u prostranim komorama na brzine oko 1 m/s, na čestice deluje samo sila teže, koja odvaja čestice iz gasne struje. Ova vrsta odvajača zahteva veći tehnološki radni prostor. Cikloni 05 – Vazduh Princip rada ciklona kao ureñaja za mehaničko izdvajanje čvrstih čestica zasniva se u delovanju centrifugalne sile na čestice, koja u dodiru sa spoljnim zidom ureñaja gube kinetičku energiju i pod dejstvom sile teže kreću se prema sabirniku. Nedostatak ciklona je ne mogućnost izdvajanja čestica finog praha. 27 05 – Vazduh Slika 5.5 Ciklonski izdvajač čestica 28 14
  • 15.
    Filteri Za suvo izdvajanje čestica manje granulacije koriste se filteri. Za izradu filtera koriste se različiti materijali, Prema poreklu, materijali mogu biti: • prirodni (pamuk i vuna – maksimalna radna temp. 800C) • veštački (polimeri, poliestri, tefloni - maksimalna radna temp. 1600C) • mineralni (staklena vlakna - maksimalna radna temp. 3000C) • metalni (metalna prediva – više temperature) Zavisno od načina strujanja gasa od spoljneg ka unutrašnjem delu ili obrnuto, najčešće se koriste dve vrste filtera, RUKAVNI ili VREĆASTI. Vrećasti filteri zaprljane čestice zadržavaju sa spoljne strane filtracione 05 – Vazduh tkanine. Ovim ureñajima se izdvajaju čestice < 0,5mm sa stepenom izdvajanja do 99,9%. 29 05 – Vazduh 30 15
  • 16.
    Prednosti ovih ureñajasu: • visok stepen izdvajanja • relativno jednostavna konstrukcija • promena opterećenja u gasu neznatno utiče na stepen izdvajanja • izdvajanje je nezavisno od gasa i praha Nedostaci: • nemogućnost korišćenja na visokim temperaturama • osetljivost filterskih materijala na vlagu 05 – Vazduh • česte promene – kratak vek trajanja • značajni troškovi održavanja 31 Elektrofilteri Izdvajaju čestice svih prečnika i rade na elektrostatičkom principu. Koriste se za gasove do 4500C. Električno prečišćavanje se bazira na jonizaciji gasa, pri čemu joni gasa formirani oko korone (pri visokom naponu) pod uticajem električnog polja se kreću prema taložnoj elektrodi (uzemljenoj). Čvrste čestice se talože na taložnim elektrodama odakle se sakupljaju otresanjem ili pranjem. Čestice gasa pri prolasku u prostor izmeñu koronarne elektrode i taložne, naelektrišu se usled čega skreću prema elektrodama, na kojoj se talože. Radna ili aktivna zona elektrofiltera je deo u kome se stvara električno 05 – Vazduh polje. Prema pravcu strujanja zaprljanog gasa elektrofilteri mogu biti horizontalni (najčešće pločasti) i vertiklani (sa cevnim i pločastim taložnim elektrodama). 32 16
  • 17.
    05 – Vazduh 33 Shodno načinu izdvajnja nataloženih čestica, elektrofilteri se dela na SUVE i VLAŽNE. Kod suvih se prah otklanja otresanjem, a kod vlažnih ispiranjem sa vodom. Vlažno izdvajanje može biti periodično i kontinulano. Periodično se odvajaju materijali koji nisu skloni cementiranju. Stepen izdvajnja čestica u elektrofilteru se može izračunati preko izraza Dojča-Andersona: ω ⋅A - η = 1- e Q Gde su: η – frakcioni stepen izdvajnja čestica [m/s] 05 – Vazduh A – ukupna površina prijema čestica [m2] ω – brzina skretanja čestica [m/s] Q – zapreminski protok gasa kroz elektrostatički odvajač [m3/s] 34 17
  • 18.
    Na stepen izdvajanjau elektrofilteru utiču: brzina gasa u aktivnom preseku, električni paramteri, koncetracija čestica, specifična električna otpornost praha, svojstvo gasa ... Mokri elektrofilteri imaju veći stepen izdvajanja od suvih. Nedostaci su im naknadna prerada otpadne vode i mulja, mogućnost korozije i zagañenje vodotokova. Prednosti elektrofiltera su: • pogodnost za velike zapreminske protoke • mali pad pritiska i temperature u ureñaju • efikasno izdvajanje čestica ispod 0,1 µm • koristi se za širok temperaturni opseg i ulaznih koncetracija gasa 05 – Vazduh • relativno niski troškovi radne eksploatacije Nedostaci: • veliki investicioni troškovi • neprimenjivost na eksplozivne gasove i prah • zahtevaju veliki prostor. 35 5.6.2 Vlažni postupci Pri ovim postupcima čvrste čestice se vezuju za tečnost. Postupak izdvajanja čvrstih čestica ali i gasovitih komponenti iz gasova može se ostvariti na više načina: • tečnosti se raspršuju u radnom prosotru ureñaja u obliku sitnih kapi koje inteziviraju površinu dodira izmeñu tečnoti, gasa i praha; • gas se vadi u obliku mehurova kroz sloj tečnosti; • usmeravanjem struje gasa sa prahom na tanke slojeve tečnosti koji se raspršuju vezujući gasovite ili čvrste čestice. Ureñaji za tzv. pranje gasova mogu se tipizirati na: 05 – Vazduh • venturi raspršivače – skruberi • vrtložne izdvajivače • izdvajivače sa raspršivanjem tečnosti • izdvajivače sa podovima 36 18
  • 19.
    05 – Vazduh 37 Stepen izdvajnja čvrstih čestica po Samrou: b -a⋅ Wk η = 1- e Gde su: η – stepen izdvajnja čestica [m/s] Wk – energija uneta gasom i tešnošću u izdvajač, kontaktna energija gasa koji se prečišćava [kWh/(100m3 gasa)] 05 – Vazduh a, b – konstante koje zavise od vrste, veličine praha i tipa izdvajača 38 19
  • 20.
    05 – Vazduh 39 Prednosti vlažnih izdvajivača: • mali troškovi održavanja • jednostavna konstrukcija • zahtevaju malo prostora • visoka radna sigurnost • pogodni su za prečišćavanje vlažnih gasova • pogodni za izdvajanje komponenti u tečnoj, čvrstoj i gasovitoj fazi • prečišćavaju zapaljive mešavine gasa i praha Nedostaci: 05 – Vazduh • visoki eksploatacioni troškovi • zahteva dopunsko prečišćavanje voda odnosno taloga • opasnost od korozije i smrzavanja • mogućnost stvrdnjavanja nekih prahova u kontaktu sa vodom 40 20
  • 21.
    5.6.3 Izdvajanje gasovitihzagañujućih komponenti Adsorpcija, apsorpcija, kondezacija i oksidacija su osnovni postupci za izdvajanje gasovitih zagañujućih komponenti iz gasova. Apsorpcija je proces pri kojem se komponenta gasa fizički razdvaja od nosećeg gasnog toka i hemijski vezuje za tečnu fazu. Od rastvorljivosti gasa u tečnosti i njenog parcijalnog pritiska u gasovitoj fazi zavisi efekat procesa apsorcije. Apsorbcioni efekat opada sa porastom temperature. Hemosorpcija je apsorbcioni proces pri kome gasovita komponenta gradi hemijsko jedinjenje sa tečnom fazom. Postupci apsorbcije zavisno od apsorpcionog fluida se dele na apsorpciju sa vodom i teže ispraljivom tečnošću. 05 – Vazduh Adsorpcija je proces vezivanja zagañujuće gasovite komponente za porozne čvrste materijale. Ovaj proces se najčešće koristi za uklanjanje mirisa. Najčešće korišćeni materijali za adsorpciju su aktivni ugalj, aluminijum trioksid (Al2O3) ... 41 Kondezacija je proces prečišćavanja gasova gde se zagañujuća komponenta prevodi u tečno stanje snižavanjem temperature ili povećanjme pritiska pri istoj temperaturi. Oksidacija je postupak pri kome se sagorljive gasovite komponente u kontaktu sa kiseonikom pri povišenoj temperaturi transformišu u CO2 i H2O. Zavisno od toplotne moći i vrste otpadnog gasa sagorevanje može se dovijati sa ili bez dodatnog goriva. Razlikuju se termička i katalitička oksidacija. Pri manjim protocima otpadnih gasova prednost se daje termičkom sagorevanju (oksidaciji), prednost je u jednostavnoj konstrukciji. Kod gasova sa manjom kaloričnom moći i većim protocima katalitička oksidacija (sagorevanje) ima ekonomsku prednost. 05 – Vazduh 42 21
  • 22.
    5.7 Kvalitet vazduhau zatvorenom prostoru Izlaganje ljudi zagañenjima u zatvorenom prostoru znatno je veće od uobičajenih očekivanja. Na slici je dat prikaz procentualnog udela provedenog vremena u zatvorenom prostoru. 05 – Vazduh 43 Analiza količine emisije zagañujućih komponenti iz termoelektrana u SAD i duvanskog dima u odnosu na njihov uticaj na ljudsko zdravlje prema stepenu izloženosti štetnom dejstvu emitovanih zagañenja dat je na sledećoj slici. 05 – Vazduh 44 22
  • 23.
    U ambijetalnim uslovimadomaćinstva niz aktivnosti produkuju različite nivoe ugljen monoksida, azotdioksida, ugljovodonika itd. (grejanje sagorevanjem, kuvanje, zagrevanje vode, hlañenje). Dim cigarete emituje ugljen monoksid, benzen, eldehide, čestice i oko 4000 hemikalija. Radon To je radiokativan gas koji iz zemlje dospeva u zatvoren prostor. Radon je jedan od najvećih zagañivača u zatvorenom životnom i radnom prostoru. Radon je radioaktivan i kancerogen gas. Drugi je po značaju uzročnika pojave raka pluća. Nastaje u pukotinama mineralnih stena u zemljištu i putujući na gore dospeva kroz pod u stambene prostore. 05 – Vazduh Radon emituju i neki prirodni grañevinski materijali, podzemne vode koje pri aeraciji (tuširanju) oslobañaju radon. Pri izgradnji stambenih ili poslovnih objekata obavezno se mora ispitati nivo emitovanja radona iz zemljišta i sprovesti mere zaštite (izolacija, ventilacija prostorija ...) 45 Duvanski dim sa oko 4000 hemikalija koje sadrži u sebi jedan je od osnovnih uzročnika karcinoma grla. Pored aktivnih pušača pogubnom dejstvu polutanata iz duvanskog dima imaju i sekundarni pušači (nepušači koji borave u istoj prostoriji). Azbest Nekada široko korišćen grañevinski materijal (termoizolacija – kamini, pećnice ,fenovi ...). Posle dužeg vremenskog perioda, usled oštećenja mikroskopska vlakna disperguju u zatvoreni prostorni ambijent. Veliki izazivač kancera disajnih organa. 05 – Vazduh Biološki zagañivači Gljivice, bakterije i drugi mikrorganizmi jako su prisutni u domaćinstvu. 46 23
  • 24.
    Model kvaliteta vazduhau zatvorenom prostoru Primena modela kutije pri analizi zakona o održanju mase može se i ovde primeniti. Zgrade bi se tretirale, ukoliko je neophodno, kao skup boksova od kojih bi se svaki karakterisao posebnim nivoima zagañujućih komponenti. Uprošćeni model posmatranja objekta dat je na slici. 05 – Vazduh 47 Veliki je broj zagañenja koji se mogu naći u zatvorenom prostoru. Pored zagañenja koja iz spoljnjeg ambijenta dospevaju u zatvoreni prostor, njima se dodaju i zagañenja nastala u zatvorenom prostoru. Ova zagañenja mogu odstraniti iz zatvorenog prostora infiltracijom ili ventilacijom. Uprošćeni model neobuhvata mehaničku filtraciju (sistem za prečišćavanje vazduha u kome se odstranjuje načistoća i prečišćeni vazduh bi se vratio u posmatrani prostor), tako da maseni bilans u mešovitim uslovima može da se predstavi u sledećem obliku:  kolicina dospelog   nivo zagadjenja   nivo zagadjenja   nivo razgradnje   vazduha u boks  =  dospelog u boks  −  koje napusta boks  −  u boksu                  05 – Vazduh dC V = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V dt 48 24
  • 25.
    dC V = (S + Ca ⋅ I ⋅ V ) − C ⋅ I ⋅ V − K ⋅ C ⋅ V dt V – zapremina vazduha dospelog u zgradu (m3/promena vazduha) I – promena vazduha (broj promena vazduha na čas) S – nivo emisije (mg/h) C – koncetracija u zatvorenom prostoru (mg/m3) Ca – koncetracija u spoljnom ambijentu (mg/m3) K – nivo dezintegracije reaktivnosti zagañivača (1/h) 05 – Vazduh Jedan od jednostavnijih puteva utvrñivanja trajnog zagañenja je pretpostavka da dC/dt=0 iz čega sledi: 49  S     V  + Ca ⋅ I  C (∞ ) =      I +K      Dok opšti izraz ima sledeći oblik:  S     V  + Ca ⋅ I  C (t ) =    [ ]  ⋅ 1 − e − (I + K )⋅t + C (0 ) ⋅ e − (I + K )⋅t  I +K      05 – Vazduh Gde je C(0) početna koncetracija u objektu 50 25
  • 26.
    Neki od zagañivačakoje bismo želeli modelirati, kao što su CO i NO mogu se u nekim uslovima tretirati kao konzervativni iz čega sledi da dezintegracioni nivo u toku vremena nepostoji ili je vrlo mali iz čega sledi da je K=0. Izraz sa prethodne strane se može uprostiti ukoliko se u osnovnim uslovima pretpostavi da nema zagañenja u spoljnom ambijentu (Ca=0), da nema početnog zagañenja u objektu C(0)=0 i da je zagañivač nepromenljiv – konzervativan (K=0). Pod navedenim uslovima:  S  C (t ) =  [  ⋅ 1− e − I ⋅t ]  I ⋅V  05 – Vazduh 51 5.8 Strategija zaštite vazduha Na lokalnom nivou štetnosti uticaja zavisi od: sposobnosti samoprečišćavanja prirode, karakteristike sirovina (goriva), korišćene tehnologije, lokalnih propisa i normi. Neke od metoda za smanjenje zagañenja okruženja od sumpornih i azotnih jedinjena su: 1. Preventivne metode: • odsumporavanje goriva pre sagorevanja, • odsumporavanje dodavanjem aditiva pri procesu sagorevanja, • odsumporavanje produakta sagorevanja, 05 – Vazduh • oplemenjivanje goriva (ugljeva), • gasifikaciji ugljeva, • nove metode sagorevanja. 52 26
  • 27.
    2. Mere samoprečišćavanja: • izbor lokacije postrojenja i izbor veličina dimnjaka, • razblaživanje gasovitih zagañivača vazduhom, • centralizovano snabdevanje toplotom, • korišćenje goriva sa manjim sadržajem sumpora (gasovitih) u ugroženom području. 3. Kurativne metode: • gajenje otpornijih biljnih kultura, • zaštita zakiseljavanja jezera povećanjem sadržaja krečnjaka i 05 – Vazduh gajenjem otpornijh vrsta riba • češća i periodična zaštita materijalnih dobara. 53 Zaštita vazduha i nivo zagañenja definišu se na osnovu rezultata analize rizika a u skladu sa Republičkim pravilnikom o analizi uticaja. Izvore emisije zagañujuće komponente teško je svesti na nulu a investicioni troškovi eksponencijalno rastu iznad odgovarajućeg stepena postignute sigurnosti. Komparativna studija rizika treba da da odgovor na ovo pitanje uzimajući u obzir i zdravlje ljudi, elemente eko sistema, ekonomske sposobnosti investitora i moguće tipove rizika. Razvoj na projektu ima cilj da ispoštuje granične vrednosti emisije koje su kompromis izmeñu zahteva za smanjenje štetnih efekata i zahteva za obavljanje delatnosti sa što nižim troškovima. 05 – Vazduh Na sledećoj slici da je prikaz komparativne analize u strategiji zaštite vazduha! 54 27
  • 28.
    05 – Vazduh 55 Emisiona vrednost zagañujućih komponenti zakonski definisanih usled novih potreba, tehnologije i radnih uslova trpe vremensake promene. Za energetska postrojenja neki emisioni kriterijumi su: Emisija čvrstih čestica u dimnim gasovima (pri 1,013*105 Pa i 00 C) ne sme prekoračiti zavisno od snage energetskog postrojenja: • 50 mg/m3 za toplotne snage ≥ 5 µW • 150 mg/m3 za toplotne snage < 5 µW Emisija CO ne sme prekoračiti vrednost 0,25 mg/m3 za postrojenje toplotnog kapaciteta < 2,5 µW. Dopuštena emisija organiskih jedinjenja < 50 mg/m3 05 – Vazduh Emisija SO2 i SO3 ne smeju kod sagorevanja fluidiziranom sloju prekoračiti vrednost od 0,4 mg/m3. 56 28
  • 29.
    5.9 Zakonska regulativa Sve veći broj zakonskih konvencija imaju za cilj da smanje emisiju zagañujućih komponenti u vazduhu s obzirom na izrazitu tendenciju povećanja emisije zagañujućih komponenti u atmosferi. Svaki tehnološki proces kao i energetski procesi moraju imati tehničko tehnološke mere za smanjenje emisije zagañenja u atmosferu. Svaka dodatna tehnička sredstva poskupljuju proizvodne cikluse koji generišu zagañivače ali sa druge strane javlja se imperativna potreba za smanjenjem lokalnog i regionalnog zagañenja kao i izraženih globalnih promena kao što su “efekat staklene bašete” i “kisele kiše”. Preporuke OECD-a iz 1985. godine u oblasti emisije zagañujućih 05 – Vazduh komponenti sadrže: smanjenje emisje na izvoru uz korišćenje najboljih raspoloživih ekonomičnih tehnologija, razvoj i podsticaj tehnologija za smanjenje emisije, smanjenje zagañenosti vazduha u nacionalnim okvirima, uključujući i prekoračenje zagañenja, smanjenje emisije iz stacionarnih i pokretnih izvora. 57 Kvalitet vazduha i definisane norme zavise od niza faktora. Raspoloživi tehnološki nivo, društveni sistem vrednosti u zakonodavnoj zajednici i uslovi koji vladaju u ekosistemu (sposobnost samoprečišćavanja). U regulisanju zaštite vazduha u EU spadaju mere zaštite koje se tiču svih slojeva atmosfere uključujući i stratosferu, odnosno ozonski omotač. U EU kada je reč o zaštiti vazduhu čine se napori da se ujednače zakonodavstva država članica (npr. o izduvnim gasovima), a sa druge strane da se zakonodavstvo EU prilagodi obavezama preuzetim na meñunarodnom planu (npr. zaključcima Bečke konvencije o zaštiti ozonskog omotača i Montrealskog protokola o supstancama koje oštećuju 05 – Vazduh taj omotač). U Srbiji su meñunarodne obaveze uključuju u nacionalno zakonodavstvo kroz rad meterološke službe uspostavljene je mreža stanica za praćenje zagañujućih materija putem atmosfere, koja je uključena u mrežu EU. 58 29