رسانه ارزیابی و بررسی کارایی سیستم کنترل ذرات معلق در کارخانجات

چکيده:
کارخانجات آسفالت منابع انتشار  آلاینده های هوا  هستند که نقش موثر در آلودگی هوا ،ذرات معلق رادارند.در منطقه نیشابور 3 کارخانه آسفالت باعث تولید این آلاینده ها شده و نیزمشکلاتی را برای محیط شهری و طبیعی ایجاد نموده است .
ابتدا کارخانجات آسفالت شناسایی شده و سپس اطلاعات مورد نیاز در این رابطه جمع آوری گردیده است . از سه کارخانه موجود 2 کارخانه دارای سیستم سیکلون – اسکرابرتر بوده و کارخانه دیگر فاقد سیستم کنترل کننده می باشد . برای ارزیابی سیستم های کنترل کننده این کارخانجات باید نمونه برداری ذرات معلق در زمانی که کارخانه فعال است انجام گیرد .
 برای ارزیابی این سیستم ها ، با توجه به یکسان بودن شرایط تولید در ساعات کار ، 3 نمونه قبل سیستم و 3 نمونه بعد از سیستم کنترل کننده برداشت شده است . نتایج این نمونه برداری حاکی از آن است که ذرات معلق در خروجی این کارخانجات بین محدوده 20859-26137 mg/m³ و میزان ذرات معلق ورودی به سیستم موجود بین رنج 67953-77951mg/m³ می باشد. با توجه به این اعداد کارایی این سیستم ها در کارخانجات آسفالت شهرداری و تیراژ به ترتیب برابر با 68.9% و 73.1% محاسبه گردیده است .
 با توجه به این کارایی ، عملکرد سیستم های موجود با توجه به غلظت ذرات ورودی پایین بوده است. زیرا انجمن متخصصین بهداشت صنعتی امریکا کارایی اسکرابر را به تنهایی 95-98% بیان نمده است .
 از دلایل بازدهی کم در این سیستم ها را می توان به موارد ، طراحی غلط ، عدم نگهداری و بهره برداری مناسب و آبدهی نا مناسب اسکرابرتر اشاره کرد. در پایان راهنمائیهایی پیشنهاد گردیده است که این موارد برای تمامی کارخانه های ایران موثر است .

مقدمه :
در مبحث آلودگي هوا ، ذرات و گرد و غبارات موجود در هوا ، اگر از حدود استاندارد تعيين شده بر اساس قوانين ، مقررات و دستورالعملهاي موجود در محيط زيست ، بيشتر شود ، مخاطراتي را براي محيط زيست طبيعي و انساني به همراه خواهد داشت ، حال اين ذرات اگر در محيط صنعتي و صنايع مختلف توليد شوند مي‌توانند علاوه بر مخاطره آميز بودن روي افراد شاغل در آن صنايع در مناطق مسكوني اطراف آن صنعت نيز تأثيرات سويي را داشته باشند ، از جمله اين صنايع ، مي‌توان صنعت يا صنايع آسفالت سازي را نام برد ، در صنايع آسفالت سازي بسته به پروسه توليد آسفالت كه عمدتاً از شن و ماسه استفاده مي‌شود ، لزوم اهميت كنترل ذرات در اين صنايع ، كاري بس ضروري مي‌باشد، كه متأسفانه در كشور كمتر توجهي به كنترل اساسي ذرات (كه عمدتاً نيز مخاطراتي را براي كارگران شاغل دارد) در آن صنعت مي‌شود.
نكته‌اي كه ضروري به نظر مي‌رسد باید قيد گردد اين است كه در بسياري از كارخانجات آسفالت در ايران و ساير كشورها ، سعي شده است كه از دستگاههاي كنترل كننده ذرات در فرايند توليد آسفالت استفاده شود كه بعضاً به دلايل مختلف كار اين دستگاهها در طول پروسة كنترل ذرات مختل شده و عملاً راندمان مناسبي را جهت حذف ذرات نخواهند داشت كه شايسته است ، مطالعات جامعي جهت راندمان نامناسب كار اين دستگاهها در برخي از اين كارخانجات صورت پذيرد و نسبت به ارايه راهكار مناسب و فني ، پيشنهادات لازم ، ارايه گردد . همانطور که در مطالب فوق نیز بدان اشاره شده ، کارخانجات آسفالت  ازجمله منابع توليد کننده آلودگی هوا هستند که نقش مهمی را در انتشار ذرات معلق و ساير آلودگي ها ايفا می کنند ، در نيشابور نيز وجود 3 کارخانه آسفالت دراطراف شهر باعث شده است  تا  آلودگی شهرافزايش يافته وصدماتی به محيط زيست طبيعی و شهری منطقه واردآيد .
دراين تحقيق ابتدا دو كارخانه آسفالت مورد مطالعه  اين رساله شناساِِيی واطلاعات لازم مرتبط با موضوع ازآنها اخذ گرديد. شهر نيشابور داراي 3 كارخانه آسفالت به نا مهاي : دل حفره ، تيراژ و شهرداري مي باشد. كه در اين رساله بر روي دوكارخانه بعنوان مورد مطالعاتي كار شده . سيستم تصفيه ذرات معلق در اين 2 کارخانه از نوع سیکلون- اسکرابرتر انتخاب شده است . به طوری کلی هدف از این رساله ارزیابی و بررسی کارایی سیستم کنترل کننده ذرات معلق در کارخانجات مورد مطالعه و نیز برآورد میزان انتشار ذرات معلق در محوطه و پایین دست کارخانه ای که در جهت باد روستا مسکونی قرار گرفته است .
  به منظور ارزيابی عملکرد سيستمهای تصفيه در اين کارخانجات با استفاده از دستگاه نمونه بردار ذرات معلق ودر هنگام فعاليت عادی ، اقدام به نمونه برداری واندازه گيری ميزان ذرات معلق گرديد، برای ارزيابی عملکرد هرسيستم تعداد 3 نمونه قبل و سه نمونه بعد از سيستم تصفيه ، اندازه گيری شد که روش کلی کار در فصل سوم بدان اشاره گردیده است. 

بیان مسئله و اهمیت موضوع :
ذرات معلق یکی از شاخص های مهم کیفیت هوا می باشند که عمده ترین منبع تولید آن منابع متحرک  مانند وسائل نقلیه موتوری و منابع ثابت مانند صنایع و کارخانجات بویژه کارخانجات کانیهای غیر فلزی همانند واحدهای سیمان ، گچ و آسفالت می باشند .
در اثر انتشار گرد و غبار (Dust) زيانهاي بي شمار بوجود مي‌آيد كه آنها را به صورت زير دسته‌بندي مي‌نماييم.
الف – زيانهاي حاصل از انتشار گرد و غبار براي مردم
ب – زيانهاي حاصل از انتشار گرد و غبار براي مواد اوليه و فلزات
ج – زيانهاي حاصل از انتشار گرد و غبار براي ماشين‌ها و دستگاهها
•    الف – هواي آلوده بوسيله گرد و غبار ، دوده ، ذرات ريز معدني ، ذرات ريز اورگانيك مواد راديو اكتيو – ازن – گازهاي محرك و … نه تنها روي ريه ، اثر سوء دارد بلكه روي مجاري هوايي يا برونشها و … در ريه نيز اثر سوئي دارد ، پس اولين زيان آن بصورت امراض گوناگون متوجه انسان مي‌گردد و زيان ديگر آنرا مي‌توان كاهش در توليد دانست.
•    ب – در اثر ته نشين شدن گرد و غبار روي فلزات و مواد اوليه ، جرم‌ها و لكه‌هايي روي آنها پديد مي‌آيد كه باعث اختلال در توليد و ضرر و زيان هنگام انبار شدن مي‌گردد.
•    ج – براي دستگاهها و ماشين‌ها ، زيانهايي نظير ، سائيدگي و خوردگي را بوجود مي‌آورد و مي‌تواند صدمات جبران ناپذيري به دستگاهها در طول پروسه توليد ايجاد نمايد.
نبايد تصور كرد كه تمامي آلاينده‌هاي هوا در حالت گازي هستند ، بلكه تعداد زيادي از مواد شيميايي و آلاينده هوا به صورت ذرات معلق در هوا وجود دارند. به طور كلي به ذرات جامد كوچك و قطرات مايع معلق در یک فاز گازی ، ذرات معلق مي‌گويند. ذرات معلق موجود در هوا مخلوطي از تركيبات گوناگون مي‌باشد و توسط منابع مختلف منتشر مي‌شوند. ذرات داراي خصايص متفاوتي مي‌باشند. از آن جمله مي‌توان شكل هندسي ، جرم ، غلظت ، تركيبات شيميايي آنها نام برد. مطالعات اپيداميولوژيكي كوتاه مدت و بلندمدت ، اثرات معكوس و مضر ذرات معلق را بر روي سلامت ، افزايش مرگ و مير ، بيماريهاي تنفسي و قلبي – عروقي نشان داده است. نشانه‌هايي مبني بر اينكه اثرات بهداشتي ذرات ، بيشتر مربوط به 10 PM و 0.1 PM مي‌باشد ، وجود دارد ، اندازه ذرات معلق از قطر يك مولكول (0002/0 ميكرون) بزرگتر و از 500 ميكرون كوچكتر مي‌باش
1-1-    مروری بر تحقیقات EPA در سال 2001 :

EPA در سال 2001 ممیزهایی را بر روی 17 مورد کارخانه آسفالت از بین کارخانه های آسفالت New
 south wales انجام داد . و نیازمندیهایشان را برای بهبود نمودن فعالیت های زیست محیطی رضایت بخش بصورت زیل مشخص نمود :
•    طرح مناسب و صحیح ، نگهداری و اپراتوری صحیح از تجهیزات کنترل الودگی آب و هوا .
•    مطمئن شدن از عدم ریخت و پاش و سریز شدن مایعات و یا هر ماده آلوده ، ماده یا مایعی که سریعا آلوده کننده می باشد .
•    آماده کردن یک حصار و سد اطراف مایعات یا موادی که دارای پتانسیل آلودگی و باعث آلودگی آب یا زمین میگردد .
•    EPA از طریق یک پروسه دقیق و سیستماتیک از برنامه هایی که در ذیل آمده است به واحدهای آسفالت اطمینان خاطر داده است و با اجرای این برنامه و نیز فوکوس توسط یک مدیریت سایت بر روی همه سایتها می توان به یک واحد ایده آل رسید .
1-  توجه و دقت بر روی مواد قیری و دیزلی و دیگر مواد شیمیایی
•    سرریز شدن مواد قیری در حین نقل و انتقال مواد تمیز نخواهد شد و این باعث آلودگی خاک و جریانات آبی می شود .
•    گزینه بالا در مورد مواد شیمیایی و دیزلی نیز صادق است .
2- ذخیره سازی هیدروکربنها و دیگر مواد شیمیایی
•    آلودگی نا پسندیده هیدروکربنها و دیگر مواد شیمیایی ناشی از ظرفیت ناکافی باندها ، فقدان زیر ساخت غیر قابل نفوذ ، تخریب دیواره های باند ها باعث آلودگی جریانات آبی می گردد.
3- دقت در گرم کردن مواد تجمع یافته و قیر
•    افزایش حد ویژه درجه حرارت مواد قیری ذخیره شده احتمال افزایش انتشارات ترکیبات آلی فرار به هوا دارد .
•    سوخت مایعی که برای گرم کردن مواد قیری استفاده می شود اگر به طور صحیح نگهداری نشود باعث آلودگی هوا و آب و خاک می گردد .
4- کنترل مواد ذره ای هوا برد از فرآیند های تولیدی
•    بهره برداری و نگهداری ضعیف تجهیزات کنترل آلودگی از قبیل سیکلون ، بگ هوس و اسکرابر تر باعث انتشار ذرات به هوا می گردد .
5- مدیریت مواد زائد و روانابها
•    در کارخانجات آسفالت در اثر ظرفیت محدود و ناکافی سیستم های تصفیه آب آلوده ، رواناب ها و فاضلابها قبل از تخلیه تصفیه نمی گردند .
•    شیوه های دفع نامناسب مواد زائد احتمال انتشارات گرد و غبار را بدنبال خواهد داشت .
1-    نصب تجهیزات پایش
•    وسایل پایش هوا و نیز آب می تواند در عدم آلوده شدن محیط زیست کمک نماید .  

                                                                                                                                                                             
1-2- مروری بر تحقیقات EPA در سال 2004 :
EPA در سال 2004 اقدام به انتشار راهنمای بهترین عملکرد زیست محیطی برای کارخانجات آسفالت نمود. این راهنما در مورد تمامی جنبه های زیست محیطی یک واحد تولیدی آسفالت از جمله : آلودگی هوا (ذرات ، گازهای منتشره ) ، بو ، سر و صدا ، مواد زائد و نیز پساب آنها را در بر می گیرد. EPA  ابتدا تعاریفی از این آلاینده ها نموده است و سپس به ارائه بهترین عملکرد زیست محیطی در مورد هر کدام از آنها نموده است که در اینجا توضیحاتی را که EPA  در مورد ذرات ، سیکلون و اسکرابر تر عنوان نموده است را آورده ایم :
در واحد های تولید آسفالت دو نوع منبع در انتشار ذرات نقش دارند :
1-    منابعی مثل قسمت های عمومی و فعالیتهای محوطه ای ، قسمت تحویل که  ذرات انتشار یافته از این منابع Open Fagutive  نامیده می شود .
2-    منابعی که خط تولید را  مثل : میکسر ، آسیاب و گرمکن را در بر داشته و به این ذرات ، ذرات نوع Ducted  گویند .
کنترل این ذرات از طریق نصب دستگاههای کنترل کننده و عبور این جریانات از دستگاههای کنترل می باشد . یکی از این سیستم ها ی کنترل کننده که در کارخانه های آسفالت استفاده می باشد سیکلون بوده که نقش جمع آوری اولیه ذرات را بازی نموده و با نیروی سانتریفوژ عمل حذف ذرات را انجام می دهد .
اگر نگهداری و اندازه سیکلون مناسب  انتخاب شده باشد ، کارایی این دستگاه در حذف ذرات 30 میکرون و بالاتر حدود 99% و در حذف ذرات 10 میکرون حدود 60 % می باشد .
EPA برای اطمینان از عملکرد صحیح سیکلون موردهای زیر را پیشنهاد داده است :
1-    بازرسی از رابط بین درایر و دودکش ، بمنظور اطمینان حاصل کردن از اینکه هیچ حفره یا ورود هوایی نباشد .
2-    اطمینان از عدم حفره در بدنه اصلی سیکلون
3-    حذف هر نوع جرم خارجی که بر روی سیکلون یا لوله رابط قرار گرفته باشد.
4-    نگهداری حجم گاز خروجی در میزان سازگار با میزان تولید پارامترهای طراحی سیکلون
دستگاه های دیگری که در واحدهای تولید آسفالت ، EPA  به آن اشاره نموده است ، اسکرابر تر می باشد . دو نوع اسکرابر تر در این واحد ها می توان استفاده کرد :
الف : اسکرابر تر سانتریفوژی انرژی پائین
ب  : ونتوری اسکرابر تر
اسکرابر سانتریفوژی دارای بازدهی 95 % برای ذرات 5 میکرون و کاهش قابل ملاحظه ای برای ذرات کوچکتر از 1 میکرون را بوده . فشار نازلهای آب مورد استفاده در دستگاهها 6-2 اینچ و مقدار آب مصرفی آن تقریبا برابر با 6.5 گالن در دقیقه به ازای 1000 فوت مکعب گاز خروجی می باشد .
در برابر آن ونتوری اسکرابر تر دارای کارایی 98 % برای ذرات کوچکتر از 5 میکرون و کارایی آن برای ذرات کوچکتر از 1 میکرون 95 % می باشد . فشار نازلهای آب مورد استفاده در دستگاهها 20 اینچ و مقدار آب مصرفی آن تقریبا برابر با 8 گالن در دقیقه به ازای 1000 فوت مکعب گاز خروجی می باشد 
دپارتمان کیفیت محیط زیست میشیگان لیست آلاینده های انتشار یافته از کارخانه های آسفالت را بر اساس  SCC (Source Clasification Code) و نیز نوع آلاینده و موقعیت مکانی آنها از قبیل قسمتهای : درام ، آسیاب ، کوره و قسمتهای عمومی را بررسی و منتشر نموده است