Ekologia –zgodnie z intencja autora tej nazwy (E.Haeckel,1869) jest działem biologii ,który zajmuje się wyższymi stadiami organizacji materii organicznej –od organizmu do biosfery (organizm , populacja, biocenoza, ekosystem, biosfera )

Ekologia bada reakcje miedzy organizmami oraz ich zespołami a otaczającym je żywym i martwym środowiskiem

Biocenoza (gr. bios-życie +koinos-wspólny) ogół organizmów zwierzęcych i roślinnych żyjących na określonym obszarze,organizmy te są od siebie uzależnione i żyją w stanie równowagi dynamicznej dotąd aż nie ulegną zmianie warunki środowiskowe

Ekosystem fragment przyrody stanowiący funkcjonalną w której zachodzi wymiana między częścią żywą i nieożywioną(biotop) ekosystem to np. las ,rzeka

Biosfera strefa kuli ziemskiej zamieszkała przez żywe organizmy ,jest to tzw. system otwarty czerpie energie z zewnątrz (kosmosu) pewne jej ilości wypala ,jednocześnie biosfera to układ w znacznej mierze zamknięty –w jego obrębie odbywa się krążenie materii i energii

Ekologia w sensie klasycznym  jako jeden z działów biologii

Ekologia rozumiana szeroko stanowiaca de facto słowo zastępcze dla dziedziny wiedzy  dotyczącej „ochrony i kształtowania środowiska życia człowieka „(ekosozologii), oikos(eko)=środowisko,dom

Sozein(sozo) =chronie,ratuje

Logos=słowo,nauka

Ochrona środowiska jest nauką o przyczynach doraznych skutkach i dalszych następstwach przemiany środowiska w wyniku działania społeczeństwa i gospodarczej człowieka oraz o skutecznych sposobach zapobiegania ujemnym następstwom dla społeczeństwa bądź co najmniej maksymalnego ich złagodzenia

Wiatr ekoinżynieria teoretyczna i stosowana wiedza wielu dziedzin nauki i techniki stanowiąca podstawę racjonalnego użytkowania i ochrony środowiska przyrodniczego oraz naturalnych i antropogenicznych zasobów, służy ona ekologicznemu rozwojowi cywilizacji

Wiatr inżynieria ekologiczna jest nauka o technicznych  i technologicznych podstawach, metodach i sposobach zabezpieczenia środowiska naturalnego rozważanego w oparciu o analizę doraznych skutków i przyszłych zmian wywołanych procesami geodynamicznymi wzbudzanymi przez czynniki naturalne i antropopresję

Środowisko  przestrzeń nas otaczająca złożona zarówno z elementów naturalnych jak i sztucznych (antropogenicznych) łącznie z przebiegającymi w niej procesami

W ramach pojęcia środowisko można wyróżnić

Środowisko naturalne tzn. wytworzone przez siły natury, bez udziału człowieka

Środowisko sztuczne (antropogeniczne) wytworzone przez człowieka w wyniku przekształcenia środowiska naturalnego

Środowisko przyrodnicze całość środowiska naturalnego oraz ta część środowiska sztucznego w której dominują elementy i procesy naturalne (np. tereny użytkowane rolniczo, sztuczne zadrzewienia, sztuczne zbiorniki wodne)

Środowisko (zgodnie z ustawą o OiKŚ z 31.01.80) ogół elementów przyrodniczych tj. świat roślinny i zwierzęcy, woda, powietrze, powierzchnia ziemi wraz z glebą , kopaliny oraz krajobraz znajdujący się w stanie naturalnym jak też przekształconym w wyniku działalności człowieka

Ekoinżynieria (wykres)

1) Monitoring środowiska

-obserwacja i rejestracja

- opracowanie wyników (ocena dokładności)

-obrazowanie wyników

-sterowanie zmianami (?)

2)Profilaktyka

-prognoza zmian

zastosowanie profilaktyk specjalistycznych

-planityczna (planowanie gospodarcze i przestrzenne)

-prawna

-ekonomiczna

-          techniczna(budowa urządzeń ochronnych oraz technologie proekologiczne)

-          biologiczna

-          -medyczna

3)Rekonstrukcja środowiska

-inwentaryzacja poszerzona

Rekonstrukcja szczegółowa

-          restytucja

-          restrukturyzacja

-          rewaloryzacja

Efekt cieplarniany polega na naruszeniu naturalnego bilansu  cieplnego atmosfery w kierunku zwiększenia ilości ciepła wypromieniowanego przez planetę (czyli podgrzewanie ziemi)

Przyczyny efektu

Efekt szklarniowy zatrzymywanie w atmosferze przez niektóre gazy (CO2 ,CH4, N2O i freony)promieniowania podczerwonego wtórnie wypromieniowanego przez ziemie (promieniowanie to jest promieniowaniem o dłuższej fali w porównaniu do krótkofalowego promieniowania cieplnego (podczerwonego)dochodzącego ze słońca , szacunkowy procentowy udział w/w gazów wynosi CO2 -50% ,CH4 -20% ,freony-15% , N2O-4%najsilniej pochłaniają ciepło freony potem CH4 a następnie CO2

Emisje ciepła odpadowego w wyniku przekształcenia się każdej energii w ciepło (spalanie paliw kopalnych,

energetyka jądrowa) Zmętnienie atmosfery wskutek emisji pyłów i pary wodnej co przyczynić się może do zwiększenia tzw. promieniowania zwrotnego atmosfery

  Wpływ zjawiska inwersji temperatury w warunkach normalnych temperatura do 700 m. maleje z wysokością , na wysokości 750m. występuje warstwa powietrza która ma dodatni gradient temperatury (inwersja temperatury)a następnie powyżej 800m. następuje spadek temperatury .Zjawisko inwersji temperatury hamuje ruchy pionowe powietrza i ograniczenie wnikania zanieczyszczeń do warstw górnych tworzy się pewnego rodzaju sufit przez co wzrasta stężenie zanieczyszczeń w warstwie powietrza leżącego pod warstwą inwersyjną stwarza to zagrożenie dla życia ludzi i zwierząt

Odpylacze odśrodkowe –szerokie zastosowanie w przemyśle ze względu na zalety :-prosta konstrukcja pozbawiona elementów ruchowych, -niski koszt inwestycyjny i eksploatacyjny , -duża skuteczność odpylania pyłów powyżej 5mm ,-pewność pracy, łatwość montażu .Wady :- wzrost oporów przepływu ze zwiększeniem skuteczności działania , mała skuteczność dla drobnych frakcji pyłu <5mm , mała żywotność części stożkowych

Siły działające na ziarna pyłu w cyklonie 1) odśrodkowa wynikająca z doprowadzenia gazu do cyklonu , 2)dośrodkowa wynikająca z ruchu strumienia gazu od zewnętrznych ścianek cyklonu do wewnętrznej przestrzeni ,3)oporu aerodynamicznego (nadania określonej prędkości ziarnom pyłu) ,4)grawitacyjna i wyporu gazu (małe wielkości tych sił są pomojane przy obliczeniach

Największy wpływ na skuteczność odpylania :

Prędkość gazu na wlocie (h­ gdy na wlocie ­ do pewnej granicy ) , Średnica cyklonu (h­ gdy Dz¯) , Rozmiar cząsteczki pyłu (h­ stężenie pyłu na wlocie ­)

Multicyklon  szereg (kilkadziesiąt do kilkuset)małych cyklonów (średnica 10-300 mm)we wspólnych płytach sitowych .Przeciętna prędkość gazu w multicyklonie to 7,5 m/s. Baterie cyklonów umożliwiają odpylanie dużych objętości strumieni gazu (stosowane zwykle dla V>65 tyś.m3/h)

Odpylacze filtracyjne zasada działania polega na przepływie strumienia gazu przez zespół porowatych kolektorów (układ filtracyjny –przegrodę), pył osadza się na powierzchni kolektorów a z biegiem procesu odpylania(filtracji) na uprzednio wydzielonych już cząsteczkach. Cząstki te stanowią właściwą przegrodę filtracyjną która musi być okresowo usuwana ,proces odpylania jest cykliczny ,w który powtarzane są cykle odpylania i oczyszczania (regeneracji)przegrody filtracyjnej. Wyróżnia się 2 podstawowe typy filtrów uwzględniając rodzaje przegród: 1)filtry tkaninowe- przegrodę filtracyjna stanowią tkaniny tkane, plecione, włókna filcowane :materiały ; bawełna, wełna nylon, teflon, włókno szklane formowane w kształcie worków ,kieszeni lub rozpinane na płaskich ramach

2) filtry warstwowe włókniste – tworzą je mniej lub bardziej przypadkowo upakowane luzne lub sprasowane włókna(metalowe, mineralne, wata żużlowa i siatki metalowe- średnica włókien 0,5-150mm różna jest ich długść)stosowane są w zakresie temperatur do 1500K

ziarnowe tworzą je ziarna piasku, żwiru, koksu, kulek ceramicznych, szklanych i innych materiałów granulowanych , stosuje się je w temp. do 1100 K, ziarna mogą być w stanie

statycznym oparte lub ułożone pomiędzy przegrodami sitowymi lub perforowanymi ,ziarna znajdują się w stałym kontakcie i nie poruszają się względem siebie podczas procesu odpylania; najprostszym odpylaczem tego typu jest zbiornik cylindryczny z 1-ną lub kilkoma warstwami o wysokości 20-30mm spoczywających na przegrodach sitowych zanieczyszczony gaz przepływający od dołu do góry jest odpylany przy wykorzystaniu mechanizmów odpylania: inercyjnego, dyfuzyjnego i efektu zaczepienia .Na ogół filtry z nieruchomą warstwą wypełnienia projektuje się na prędkość wlotową gazu u=0,1- 1m/s , Δp=0.5-1.5 kPa , stężenie wlotowe cząstek Ci£  10 mg/m3 możliwe do uzyskania stężenie na odlocie 10-100mg/m3 , w celu zmniejszenia obciążenia warstwy pyłem filtry te pracują jako 2-gi stopień odpylana po cyklonach W przypadku gdy jest układ wielomodułowy (moduł do filtracji i regeneracji to cykl filtracji wynosi zwykle 2- 6 h regeneracji 15-60 min. Gdy jest moduł 1to filtr ziarnisty nieruchomy działa okresowo

w stanie dynamicznym gdy stanowią warstwy ruchome odpylanie gazu polega na przepływie zanieczyszczonego gazu przez poruszający się w sposób ciągły lub okresowo warstwę wypełnienia ;zastosowanie ich jest ze względu możliwość recyrkulacji granul porywanie cząstek pyłu, erozji granul oraz materiału konstrukcyjnego  lub złoża fluidalne przy odpowiedniej prędkości strumienia gazu przez nieruchomą warstwę ziaren zostaje ona wprowadzona w stan zawieszenia połączony z mniej lub bardziej bezładnym ruchem ziaren w przestrzeni aparatu, stan fluidalny jest określony prędkością krytyczną vmf która zależy od: średnicy ziaren (średnica ­ vmf ­ ) , temperatury(vmf¯ ze wzrostem temp. dla ziaren <2 mm , vmf ­ ze wzrostem temp. dla ziaren >2 mm) , ciśnienia (dla małych ziaren ciśnienie nie ma wpływu na vmf , dla dużych ziaren ciśnienie ­ vmf ¯)

W odpylaczach warstwowych odpylanie odbywa się  w całej warstwie, w odpylaczach filtracyjnych wykorzystuje się działanie mechanizmów inercyjnego, dyfuzyjnego, częściowo elektrostatycznego oraz efektu zaczepienia

Regeneracja filtrów tkaninowych regeneruje się wstrząsając je mechanicznie lub przedmuchując powietrzem w kierunku przeciwnym do procesu odpylania , warstwowych polega na ich myciu okresowym wstrząsaniu lub okresowej wymianie Odpylacze filtracyjne są zaliczane do najbardziej skutecznych; sprawność odpylania może dochodzić do 99,9% dla cząstek do 0,5mm  a nawet 0,01mm standardowy wymiar worka D=0,3m długość 6m(6-10m)

Sprawność odpylania w odpylaczach filtracyjnych 99,9% dla cząstek do 0,5 mm. Działanie elektrofiltrów polega na ładowaniu elektrostatycznym cząstek pyłu, wydzielaniu naładowanych cząstek z pola elektrycznego , usuwaniu cząstek pyłu z powierzchni wydzielania .elektrofiltr jest zasilany napięciem 20-100kV9najczęściej (40-50kV) pojedynczy moduł elektrofiltru łączy się równolegle z wieloma innymi (do 100 lub więcej)we wspólnej obudowie Średnica pojedynczych rur 150-400mm długość 3-6m

Elektrofiltry płytowe  długość 10-20m wysokość 10-15m odległość między płytami 200-400mm elektrofiltry o dużych wymiarach mogą odpylić 3-5 mln m3 gazu/h Sprawność odpylania w odpylaczach natryskowych zależy od stosunku strumienia cieczy i gazu i jest proporcjonalna do liczby kropel w jednostce objętości gazu (Vl /Vg=0,25-0,30 dm3/m3 )

Odpylacze mokre odśrodkowe  sprawność odpylania h=ok.90% dla cząstek > 5mm

Odpylacze mokre uderzeniowo-inercyjne średnica graniczna wydzielanych cząstek od kilku mm przy małych prędkościach gazu do 0,01mm przy dużych prędkościach gazu 

Skrubery z wypełnieniem h>95%dla ziaren o wielkości ok.1mm sprawność przy danej średnicy elementów wypełnienia zwiększa się ze wzrostem wysokości warstwy oraz wielkości strumienia gazu i cieczy w określonych granicach

Przemiany fizyko-chemiczne zanieczyszczeń w atmosferze

CO – 1)utlenianie w niższych warstwach atmosfery do CO2 w wyniku reakcji

CO+1/2 O2ÞCO2 + O

CO+ H2OÞ CO2+H2

2CO+NO2Þ2CO2+1/2 N2+ O

Reakcje w warunkach atmosferycznych przebiegają powoli

2)w wyższych warstwach atmosfery

- w wyniku promieniowania ultrafioletowego dysocjacja

CO2ÞCO+O

-w obecności intensywnego promieniowania słonecznego

CO+ ½ O2ÞCO2

3)sorbowanie CO przez glebę gdzie –mikroorganizmy beztlenowe w obecności H2O redukujące go do CH4 

- mikroorganizmy tlenowe utleniają go do CO2

SO2 1)ulega utlenianiu do SO3 w atmosferze w procesie fotochemicznym 2SO2 +O2Þ2SO3 (szybkość reakcji w warunkach atmosferycznych ok.5% obj./h)

W powietrzu atmosferycznym następuje częściowa konwersja SO2ÞSO3 i w dalszej kolejności w obecności pary wodnej do H2SO4 proces ten przebiega przez reakcje fotochemiczne i katalityczne

SO2ÞSO2*

SO2*+SO2ÞSO3+SO

SO2*+O2ÞSO3+O

SO2+OÞSO3

O2+OÞO3

SO+O2ÞSO3

SO3+H2OÞH2SO4

2)szybsze utlenianie SO2 do So3 w obecności NO2 oraz węglowodorów i NO2

SO2+NO2ÞSO3+NO

3)ulega utlenianiu do SO3 w atmosferze w procesie katalitycznym proces ten może przebiegać w alkalicznych kropelkach wody, w których absorbuje się SO2 lub na cząstkach pyłu z zaadsorbowaną para wodną.

Reakcje te mogą być przyspieszone katalitycznie przez chrom żelazo mangan wanad obecne w cząstkach pyłów. Na przebieg procesu wpływa ph roztworu oraz obecność innych zanieczyszczeń np. amoniaku(zwiększa się rozpuszczalność SO2

4)SO2 może reagować z MgO CaO PbO2 obecnymi w atmosferze co prowadzi do wytworzenia nietoksycznych siarczków.«

Odpylacze grawitacyjne i uderzeniowo inercyjne

Jedna z najprostszych metod usuwania odpylania jest grawitacyjne wydzielenie cząstek aerozolowych ze strumienia gazu, jest to metoda skuteczna dla cząstek dużych rozmiarów ,stanowi ona wstępny etap oczyszczania gdy rozmiary cząstek zanieczyszczeń są duże a ponadto gdy duże jest ich stężenie odpylanie gazu przeprowadza się w komorach osadczych

(pyłowych) odpylanie grawitacyjne gazu w tej komorze zmniejsza zasadnicza masę cząstek aerozolowych odciążając końcowy stopień odpylania przed zablokowaniem W celu polepszenia sprawności odpylania w komorach osadczych są czynione różne zabiegi konstrukcyjne w celu zmienienia kierunku przepływu gazu i wzrostu prędkości liniowej- innym rozwiązaniem jest całkowita zmiana kierunku przepływu i przedłużenie czasu działania sił inercyjnych są to odpylacze uderzeniowo inercyjne – zaleta bardziej zwarta budowa można w nich usuwać cząstki zanieczyszczeń o rozmiarach pow. 20mm. By polepszyć sprawność odpylania stosuje się zakłócenie przepływu strumienia gazu przez stosowanie przegród kierujących lub perforowanych półek . Zastosowanie wielu pólek polepsza sprawność odpylania gdyż cząstki opadają z mniejszej wysokości lecz stosowanie ich utrudnia usuwanie wydzielonego pyłu. Prędkość  gazu nie powinna być mniejsza niż 5m/s by zapobiec porywaniu wydzielonego pyłu

Sprawność tych odpylaczy można poprawić poprzez: zmianę gwałtowną kierunku przepływu gazu – gaz natrafia na przegrodę i zmienia się kierunek z dołu do góry

Odpylacze żaluzyjne – zasada działania – strumień zapylonego gazu jest rozdzielany na przegrodzie pułkowej w postaci żaluzji na dwie części większa część gazu w znacznym stopniu odpylona przepływa pomiędzy pułkami żaluzji , pozostała część strumienia o dużej zawartości pyłu jest skierowana do bardziej sprawnego odpylacza np. cyklonu s Sprawność odpylania zależy od konta zbieżności ramion żaluzji i konta nachylenia półek Są stosowane do odpylania spalin innych gazów technologicznych ,oraz do wstępnego odpylania gazów kierowanych do turbin gazowych

...