Разработка физической модели процесса загрязнения воздуха для участка зарядки аккумуляторов на автотранспортных предприятиях

Аннотация

В.И.Беспалов, Я.А.Мазепа

Дата поступления статьи: 24.09.2013

В статье рассмотрено негативное воздействие объектов городского хозяйства на городскую среду, на примере участка зарядки аккумуляторов автотранспортного предприятия. Разработана физическая модель процесса загрязнения воздушной среды для участка зарядки аккумуляторов на АТП. Дано описание основным элементам модели (технологическое сырье, технологическое оборудование и т.д.), участвующим в процессе загрязнения воздуха.

Ключевые слова: городское хозяйство, загрязняющее вещество, процесс загрязнения воздушной среды, технологическое сырье, технологическое оборудование

05.23.19 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

Развитие объектов городского хозяйства сопровождается их негативным влиянием на состояние городской среды. К числу таких объектов относятся, в частности, автотранспортные предприятия (АТП) [1,2]. Анализ степени их негативного воздействия на окружающую среду подтверждает актуальность проблемы снижения загрязнения от АТП воздушной среды  городских территорий (как от предприятия в целом, так и от отдельных его технологических участков) [3]. При этом на стадиях проектирования и эксплуатации различных технологических участков АТП, как правило, не учитываются изменения параметров окружающей среды, влияющие на устойчивое ее состояние, что подтверждает необходимость разработки современных методов и средств защиты населения от негативных воздействий [4]. К числу таких участков относятся участки зарядки аккумуляторов, на которых образуются и выделяются следующие загрязняющие вещества: сернистый газ, мышьяковидный водород (арсин), сурмилистый водород (стибин), хлористый водород, аэрозоль серной кислоты [5]. Для детального анализа вклада технологии зарядки аккумуляторов в загрязнение атмосферного воздуха нами построена физическая модель процесса загрязнения воздушной среды (рисунок).
В этой модели учтены все этапы технологии, при последовательном прохождении которых сырье трансформируется в загрязняющее вещество (ЗВ). При этом технология зарядки рассмотрена как совокупность процессов. В каждом из них выделены основные взаимодействующие элементы, посредством которых происходит образование и выделение ЗВ, а также их распространение в атмосфере.
Нами рассмотрены характеристики основных функциональных элементов  модели (технологическое оборудование, технологическое сырье и т.д. для оценки объема выбросов в атмосферу от данного технологического процесса). Технологическое оборудование участвует в процессе загрязнения воздушной среды на стадиях образования и выделения ЗВ. При построении модели процесса загрязнения для участка зарядки аккумуляторов в качестве технологического оборудования рассмотрен стенд зарядки аккумуляторов. Технологическое сырье, участвующее на стадиях образования и выделения ЗВ является одним из основных элементов, которые участвуют в процессе загрязнения воздушной среды. Технологическим сырьем для организации работы на участке зарядки аккумуляторов являются аккумуляторные пластины и электролит [6].
Структура физической модели предполагает последовательное рассмотрение процессов образования, выделения и распространения загрязняющего аэрозоля как зависимых событий, в результате которых вероятность процесса загрязнения  зависит от вероятности следующих процессов: вероятности процесса образования ЗВ; вероятности процессов внутреннего и внешнего выделения ЗВ (при условии реализации процесса их образования); вероятности распространения ЗВ в воздушном бассейне территории (при условии реализации процесса их выделения) [7].
Процесс выделения ЗВ включает на два этапа: внутренний и внешний. Основными элементами на первом этапе являются внутренний источник выделения ЗВ (отверстия крышек аккумулятора) и ЗВ (сернистый газ, мышьяковидный водород (арсин), сурмилистый водород (стибин), хлористый водород, аэрозоль серной кислоты) [8].
Важным объектом процесса загрязнения воздушной среды, влияющим на распространение в ней ЗВ, является воздух рабочей зоны. Поскольку рабочая зона находится  в закрытом пространстве (ограничена помещением), то параметры микроклимата определяются оптимальными или допустимыми микроклиматическими условиями, характерными для теплого периода года, а также для холодного и переходного периодов [9]. Процесс распространения ЗВ предполагает рассеивание загрязняющего аэрозоля в воздушном бассейне

Рисунок. Физическая модель процесса снижения загрязнения воздушной среды для участка зарядки аккумуляторов на АТП
территории, в котором в качестве основных элементов  участвуют воздух приземного слоя атмосферы и ЗВ (сернистый газ, мышьяковидный водород (арсин), сурмилистый водород (стибин), хлористый водород, аэрозоль серной кислоты).
При разработки физической модели процесса загрязнения воздуха нами также учтены свойства ЗВ, которые участвуют в процессе загрязнения воздушной среды на всех его стадиях. При этом параметры ЗВ претерпевают постоянные изменения. Так, образовываясь в процессе испарения, они обладают низкой скоростью и относительно невысокой температурой; их концентрация в зоне испарения весьма высока. Свойства ЗВ описываются следующими основными группами параметров: геометрическими, физико-химическими, оптическими, аэродинамическими, гидродинамическими, теплофизическими и электромагнитными. Эти вещества являются весьма токсичными и взрывопожароопасными, значения их концентраций в атмосферном воздухе значительно превышают ПДК. Наблюдения показали, что в течение суток выбросы производятся неравномерно. Из-за небольшой высоты выброса, и, как правило, не достаточно хорошей очистки они в значительной мере загрязняют воздух территории предприятия [10].
Таким образом, разработанная физическая модель процесса загрязнения воздушной среды для участка зарядки аккумуляторов на АТП и анализ элементов, ее составляющих, являются основой дальнейших исследований и разработки физической модели процесса снижения загрязнения воздушной среды для рассматриваемой технологии.    

Литература:

1. Беспалов В.И., Кузина Е.Л. Исследование особенностей влияния транспортных факторов на эколого-экономическую безопасность страны [Электронный ресурс]  // Электронный ресурс - «Инженерный вестник Дона» №4 (часть 2) 2012г. - Режим доступа:  http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p1y2012/1069 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
2. R. Gakenheimer, LT. Molina. The MCMA transportation system: Mobility and air pollution. - Air Quality in the Mexico Megacity Alliance for Global Sustainability Bookseries Volume 2, 2002, pp 213-284
3. Беспалов В.И., Мазепа Я.А. Анализ воздействия автотранспортных предприятий на городскую среду [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона» № 4 (часть 2) 2012г. – Режим доступа:  http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1331 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
4. K.Button, W. Rothengatter.  Motor transport, greenhouse gases and economic instruments. - International Journal of Environment and Pollution, Volume 7, Number 3, September 1997 , pp. 327-342(16)
5. Наука, образование, общество: тенденции и перспективы. Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Часть IV. 31 января 2013г. – Москва 2013.: АР-Консалт, 172 с.
6. Беспалов В.И., Мещеряков С.В. Теоретические основы описания процесса очистки воздуха от газообразных загрязняющих веществ// БЖД. Охрана труда и окружающей среды. Ростов-н/Д,  РГАСХМ, 1999.- с. 19-20.
7. Беспалов В.И., Мещеряков С.В., Гурова О.С. Оценка процессов и расчет аппаратов защиты окружающей среды: учебное пособие. – Ростов-на-Дону: ООО «Мини Тайп», 2007. – 192 с.; ил.
8. Приходько В.И. Как правильно заряжать аккумулятор [Электронный ресурс] // – Режим доступа: http://www.auto-uch.info/ak_zar.html (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
9. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. – М.: Стандартинформ, 2005 г., 44 стр.
10. Организация аккумуляторного цеха автотранспортного предприятия на 370 ЗИЛ-5301 [Электронный ресурс] // - Режим доступа: http://refoteka.ru/r-199968.html/(доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.