Politechnika Wrocławska Wydział Górniczy

Instytut Górnictwa

Projekt nr 1 .

Temat: wpływ koksowni na środowisko naturalne

Rok akademicki WYKONAŁ :

1. Położenie zakładu.

Koksownia znajduje się na terenie województwa gorzowskiego w odległości 12 km w kierunku południowo-wschodnim od miejscowości Sulęcin. Sam Sulęcin jest niedużym miastem w którym zamieszkuje około 12 tysięcy mieszkańców. W odległości 1,2 km od zakładu swoim korytem płynie rzeka “ Postomia ”, która stanowi źródło wody wykorzystywanej w procesach technologicznych stosowanych w koksowni “ Polana ”. Zakład zlokalizowany jest w terenie o pagórkowatym charakterze ukształtowania terenu.. Rejon w którym zlokalizowana jest koksownia posiada w bliskości znaczne kompleksy leśne. Ogólnie można powiedzieć że ten region jest regionem należącym do raczej rolniczych obszarów kraju i województwa gorzowskiego. Gleby na których tamtejsi rolnicy uprawiają swoje płody rolne należy zakwalifikować do III i IV klasy pod względem użytków rolnych.

2. Roczna produkcja.

Fabryka koksu “ Polana ”należy do średnich zakładów przemysłowych w tym rejonie , jej produkcja roczna waha się w przedziale 160 tys. ton rocznie .

3. Stan techniczny w zakładzie.

Koksownia “ Polana ” swoją działalność rozpoczęła dwadzieścia osiem lat

temu. W chwili obecnej zakład jest w posiadaniu skarbu państwa. Mimo tak

krótkiego okresu istnienia stan techniczny stoi na zadawalającym poziomie pod

względem sprawności technicznej oraz spełnienia norm nałożonych przez Instytut

Ochrony Środowiska. Kondycja finansowa zakładu nie jest dobra i właśnie ze

względu na kondycję finansową nie istnieje możliwość ciągłego dbania o stan

techniczny urządzeń stosowanych w procesach produkcyjnych, oraz urządzeń

oczyszczających zanieczyszczenia, emitowane do środowiska naturalnego przez

koksownię.

Istniejąca w zakładzie oczyszczalnia ścieków nie jest w stanie zapewnić

oczyszczania ścieków do poziomu przewidywanego dla wody przemysłowej.

Nie spełnienie tych norm wpływa na fakt że nie jest możliwe wprowadzenie

pełnego, zamkniętego obiegu wody. Jest to przyczyną zrzucania części wody

i zupełnie nie oczyszczonych ścieków do pobliskiej rzeki “ Postomii ” .

4. Stosowana technologia

Generalnie możemy powiedzieć że koksownia to zakład produkcyjny w

którym jako produkt ostateczny otrzymywany jest koks. Cały proces wytwarzania koksu odbywa się w piecach koksowniczych , generalnie piec taki zbudowany jest z zespołu komór koksowniczych . W każdej takiej pojedynczej komorze koksowniczej znajduje się odgazowywany węgiel . Drugim ważnym elementem budowy pieca koksowniczego są kanały grzewcze które przebiegają wzdłuż komór koksowniczych . Kanały grzewcze służą do podgrzewania węgla w komorach , uzyskane ciepło jest niezbędne w procesie odgazowania węgla . Ciepło to pozyskiwane jest za poœrednictwem spalania gazu który przepływa przez kanały. Następne urządzenie wykorzystywane w piecach koksowniczych nazywa się regeneratorem. Regeneratory służą do dostarczania powietrza bez którego nie było by mowy o procesie spalania gazu przepływającego przez kanały grzewcze . Niektóre piece wykorzystują spalanie gazu niskokalorycznego do ogrzewania komór koksowniczych. Obecnie stosowane są piece jedno-grzewcze, które opalane są własnym gazem koksowniczym, otrzymywanym w procesie odgazowania węgla oraz piece dwu-grzewcze .Proces wytwarzania koksu polega na podgrzaniu węgla w komorach do temperatury 900 - 1250  C bez dostępu powietrza , i zagaszenia go zimną wodą., po czym następuje sortowanie według wielkości ziaren .

Podczas procesu produkcji koksu otrzymywane są jeszcze produkty uboczne, do których zaliczamy smołę, gaz koksowniczy, który po oczyszczeniu zużywany jest ponownie do podgrzewania komór grzewczych .Należy dodać, że niektóre koksownie w procesie produkcyjnym mają także przeróbkę wcześniej

oczyszczonej smoły i benzolu .

Jeżeli chodzi o technologię produkcji koksu stosowaną w koksowni “ Polana ”

to ten ostatni proces przeróbki produktów ubocznych ( tj. smoły i benzolu ) nie jest

stosowany ze względu na fakt iż technologia jaka była stosowana w momencie

projektowania , budowy i uruchamiania produkcji w koksowni “ Polana ” nie

przewidywała przeróbki produktów ubocznych powstałych podczas produkcji

produktu finalnego jakim jest koks.

5. Rodzaje substancji szkodliwych i ich oddziaływanie na środowisko naturalne człowieka .

Środowisko naturalne w obrębie istniejącego zakładu skazane jest na

zanieczyszczenie takimi związkami jak dwutlenek siarki , benzen , fenol ,

amoniak, tlenki azotu i tlenki węgla. Jak ogólnie wiadomo takie związki chemiczne

znajdując się na stałe w składzie powietrza atmosferycznego mają ogromny wpływ

na zanieczyszczenie oraz degradację środowiska naturalnego.

6. Emisja i stężenie substancji szkodliwych.

W niniejszym rozdziale przedstawiono wyniki monitoringu powietrza ,

dokonano analizy w zależności od pory roku , warunków atmosferycznych..

Głównymi zanieczyszczeniami które mają wpływ na tamtejsze środowisko są

kolejno:

• Dwutlenek siarki

Średnio-dobowe stężenia SO₂ wykazują małą zależność od pogody.

Jednak stwierdzonym faktem jest występowanie wyższych od 80g /m³ stężeń

przy średniej prędkości wiatru mniejszej niż 2 m/s. Podczas okresu letniego , przy

małej prędkości wiatru stężenie utrzymywało się na stałym poziomie

50 - 60 g / m³ .Natomiast w okresie jesiennym gdzie temperatura spada do

średnio 9 - 12 C stężenia SO₂ znikomo wzrosły. Świadczy to o komunalnym

pochodzeniu tych zanieczyszczeń.

Dwutlenek siarki substancja szkodliwa ma ogromne wpływ na zdrowe

życie człowieka . I tak jest on szczególnie niebezpieczny dla roślin. Jest on

wyczuwalny przez organizm człowieka przy stężeniu 3 - 5 ppm , ale działa już przy

wartości 1 -2 ppm . W powietrzu SO₂ ulega dalszemu utlenianiu dając w

rezultacie SO₃ wpływając na powstawanie kwasu siarkowego - najważniejszą

przyczynę powstawania kwaśnych deszczy które działają niszcząco na wszelką

roślinność. Pod względem odległości transportu SO₂ może spadać nawet bardzo

daleko od komina skażając tamtejsze odległe tereny i nie ma sobie równych .

• Fenole

Fenole to wodorotlenowe pochodne benzenu oraz inne hydro-związki.

Niektóre z tych związków są lotne z parą wodną. Do grupy tej należą proste fenole

jednowodorotlenowe tj. fenol, ortokrezol , ksylenole, i inne niektóre .

Związki te dostają się do środowiska naturalnego wraz ze ściekami przemysłowymi

do wód powierzchniowych powstającymi w gazowniach , koksowniach,

z fabryk mas plastycznych , włókien syntetycznych .

W związku z tym wody powierzchniowe często zawierają znaczne ilości

tych związków , które czynią je nieprzydatnymi do zasilania wodociągów lub

utrudniają wykorzystywanie ich na potrzeby komunalne. Obecność fenoli przy

zawartości nawet około tysięcznych części miligrama na dm³ powoduje

nieprzyjemny smak oraz zapach wody, szczególnie podczas procesu ich

chlorowania , gdyż wówczas tworzą się chloro pochodne związki o nie

przyjemnym odrażającym zapachu. Prócz tego fenole mogą kumulować się w

mięsie ryb, nadając im w ten sposób nieprzyjemny zapach. Z tego też powodu

dopuszczalne stężenia fenoli w wodach powierzchniowych regulują odpowiednie

przepisy prawne , a woda ujmowana do picia i celów przemysłowych nie powinna

zawierać fenoli w ilościach ponad 0,005 mg / dm³.

Fenole w wodzie ulegają szybkim zmianom, polimerują. W celu

zahamowania procesu ich rozkładu należy ją utrwalić poprzez dodanie do niej

wodorotlenku sodu.

• Amoniak

Amoniak stanowi najważniejszy wodorek azotu ,jest on mniej znaczącym

związkiem zanieczyszczającym środowisko naturalnej egzystencji organizmów

żywych oraz wszelkiego istniejącego życia. Duże jego ilości są emitowane w

wyniku bakteryjnego rozkładu aminokwasów w substancjach organicznych. Tło

amoniaku w powietrzu wynosi 1 - 20 pp. b , natomiast czas zaniku jest określany

jako okres 7 dni. Nie stwierdzono szkodliwego oddziaływania dla stężeń

spotykanych w powietrzu. Światową emisję ze źródeł naturalnych określa się na

1578 mln ton , natomiast z przemysłowych tylko 8 mln ton. Amoniak odgrywa

znaczącą rolę w przemianach wielu innych zanieczyszczeń gazowych. W wyniku

reakcji amoniaku z kwasami powstają ich sole amonowe.

• Tlenki azotu.

Przyrządy mierzące stężenia tych tlenków są najbardziej wrażliwe na

warunki pracy, w związku z tym w okresie letnim nastąpiły przerwy w ich pracy.

W punkcie pomiarowym w Sosnowcu stwierdzono małe stężenie tlenków azotu ,

prawdopodobnie jest to wynikiem zwiększonego pochłaniania związków azotu

przez rozwijającą się w tym okresie roślinnością. Zjawisko to było obserwowane

we wszystkich stacjach monitoringu. Dwutlenek azotu nigdy nie przekroczył

poziomu dopuszczalnego we wszystkich stacjach pomiarowych .

Dla człowieka stężenie tlenku azotu jest już odczuwalne przy wartości

10 ppm tlenku azotu i 50 ppm NO₂ .Obecnie wytwarzane tlenki azotu mają tak

ogromny wpływ na życie ludzkie że są wręcz niebezpieczne. W wyniku

przenikania do gleby są bezpośrednim “ pomocnikiem ” w tworzeniu związków o

nazwie nitrozoamin , który jest silnie rakotwórczym związkiem chemicznym .

Odrębna sprawa to mieszanie się tlenków azotu z węglowodorami.

Te pochodne związki są dla człowieka ponad tysiąc razy bardziej niebezpieczne od

samych tlenków azotu , bowiem już przy stężeniu 0,1 ppm . Jest to mechanizm

powstawania zjawiska zwanego “ smogiem ” .

• Tlenki węgla

Głównym czynnikiem związanym ze stężeniem tlenku węgla jest

temperatura . Im chłodniej, tym poziom CO staje się wyższy. W tym

przypadku zachodzi tutaj proces “sterowania emisją ” przez pogodę . W mowie

potocznej określany mianem czadu jest śmiertelną trucizną dla organizmu

człowieka i każdego innego organizmu używającego hemoglobiny do transportu

tlenu. Łączy się on z hemoglobiną blokując w sposób trwały przenoszenie tlenu.

Współcześnie ludzie nawet nie zdają sobie sprawy z faktu iż każdego dnia

są zatruwani przez tak niebezpieczny związek jakim jest tlenek węgla. Jest tak

dlatego że człowiek jest w bezpośrednim kontakcie źródeł tworzenia tychże

substancji. Same związki są nie tak niebezpieczne dla przyrody gdyż są bardzo

szybko utleniane do dwutlenku węgla przez co wchodzi w normalny obieg materii.

7. Podać Normy dopuszczalnych stężeń .

Dopuszczalne stężenia substancji zanieczyszczających powietrze występujących na obszarze w którym funkcjonuje koksownia “ POLANA ”

DOPUSZCZALNE STĘŻENIA ZANIECZYSZCZEŃ W g / m^3
OBSZARY				OBSZARY SPECJALNIE CHRONIONE
Nazwa substancji	30 min.	24 h	śr. rocznie		30 min.		24 h	śr. Rocznie
Fenole	20,0	10,0	2,5			10,0	3,0	0,4
Tlenek Węgla	5000,0	1000,0	120,0			3000,0	500,0	61,0
Pył zawieszony	-	120,0	50,0			-	60,0	40,0
Dwutlenek siarki ^1	600,0	200,0	32,0			250,0	75,0	11,0
Amoniak	400,0	200,0	51,0			100,0	50,0	13,0

8. Wyznaczenie migracji zanieczyszczeń.

Na zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego szczególny wpływ mają

dwutlenek siarki oraz tlenek węgla , ich rozprzestrzenianie się w atmosferze jest zgodne z anemometrycznymi . Kształtem zbliżony będzie do kształtów róży wiatrów .Migracja związków SO₂ swym zasięgiem obejmie znaczny teren którego

promień wynosi jeden kilometr. Dwutlenek siarki w wyniku utleniana się daje nam

SO₃ , który w wyniku dalszych reakcji z udziałem wody przekształci się w kwas

siarkowy , który wraz z wodą opadową będzie przenikał w glebę oraz wody powierzchniowe .Proces dalszej migracji będzie wpływał w dużym stopniu na zakwaszenie obszarów odległych od źródła emisji zanieczyszczeń .

Natomiast jeżeli chodzi o zasięg migracji CO , zasięg jego nie będzie duży ze względu na fakt że , tlenek węgla poddawany jest procesowi utleniania w powietrzu atmosferycznym do CO₂ .

W przypadku wytwarzanych tlenków azotu migracja obejmuje swym

zasięgiem region o promieniu około 1 km . Obecnie wytwarzane tlenki azotu mają

ogromny wpływ na życie ludzkie . W wyniku przenikania do gleby są

bezpośrednim “sprawcą” w procesie tworzenia związków nitrozoaminowych

który jest silnie rakotwórczym związkiem chemicznym .

9. Wyznaczanie stref oraz dynamika migracji zanieczyszczeń.

Na podstawie wszystkich przeprowadzonych badań , spośród związków chemicznych które są emitowane przez zakład “ Polana ” do środowiska Tylko

związki SO₂ przekroczyły dopuszczalne normy na terenie wokół koksowni .

Stężenia innych związków szkodliwych także emitowanych do środowiska zakwalifikować należy do stężeń o podwyższonym poziomie . Fakt ten wpływa na to że , na terenie wokół zakładu należy wyznaczyć strefy ochronne.

• Strefa zagrożenia.

Strefa zagrożenia to teren na którym nie powinno wykonywać się żadnych budynków mieszkalnych. Związane to jest z występowaniem dwutlenku siarki na obszarze otaczającym zakład w odległości ( promień ) 800 m .Stężenia SO₂

wewnątrz strefy przekroczyły naturalne dopuszczalne stężenia i mogą być rzędu

34 - 48 g / m³ .

• Strefa oddziaływania

Strefa oddziaływania w glebach , roślinach, oraz wodach , a także możliwość uprawiania tylko roślin o charakterze przemysłowym .

Związek chemiczny	Obszar ( promień )	Stężenie
SO2	około 3 km	26 - 32 g / m^3
CO	około 0,7 km	100 - 120 g / m^3
Fenole	około 3 km , oraz obszar w obrębie rzeki Postomi na dł. 12 km na dług. rzeki oraz szerokości 200 m po obu jej brzegach.	0,005 mg / dm^3.

• Strefa wpływów .

Stanowi to obszar, który może być zamieszkiwany przez ludzi.

Związek chemiczny	Obszar ( promień )	Stężenie
SO2	około 7 km	21 - 26 g / m^3
CO	około 0,7 km	60 - 100 g / m^3
Fenole	około 6 km od zakładu , a także teren wzdłuż rzeki na długości 16 km oraz szerokości 300 m po obu jej brzegach.	0,003 mg / dm^3.

10. Kumulacja zanieczyszczeń w wodach stojących.

Ze względu na systematyczną emisję w znacznych wielkościach zanieczyszczeń odprowadzanych do atmosfery oraz wód , zakład w sposób znaczący wpływa na proces kumulacji szkodliwych związków w glebach i wodach. Zanieczyszczanie powietrza przez emisję SO₂ powoduje stałe obniżanie się współczynnika pH gleby oraz wód stojących. Jeżeli nie będziemy starali się stale dbać o gleby w przyszłości należy liczyć się z faktem że, ziemia ta będzie niezdolna do wydania jakichkolwiek płodów rolnych. Fakt zrzucania ścieków oraz wód przemysłowych do “ Postomii ” wpływa na powolne ale jednak skuteczne zanikanie życia biologicznego rzeki.

11. Wpływ działalności koksowni na środowisko naturalne.

Istniejąca w tym rejonie koksownia nie jest jedynym funkcjonującym tam

“ trucicielem ” środowiska. Wraz z sąsiadem w osobie Fabryki Polichlorku Winylu

w Trzemesznie Lubuskim , koksownia “ Polana ” stanowi duże zagrożenie dla środowiska naturalnego tamtejszego regionu. Zanieczyszczanie powietrza przez emisję SO₂ powoduje stałą degradację gleby wód a także okolicznych kompleksów leśnych. Nadmierna emisja zanieczyszczeń wpłynęła w sposób znaczny na wykluczenie części obszarów jako terenów rolniczych ( gleby klasy III i II pod względem użytków rolnych ) .Sprawa zrzucania ścieków oraz wód przemysłowych do “ Postomi ” wpływa na powolne i skuteczne zanikanie życia biologicznego rzeki, do tego faktu należy dodać to że , jeżeli nikt nie zajmie się tą nie cierpiącą zwłoki sprawą to w niedługim czasie wody tej rzeki nie będzie można zakwalifikować do żadnej z norm czystości wód.

12. Inwestycje zmniejszające negatywne oddziaływanie koksowni na

środowisko .

Nadrzędnym celem inwestycji ekologicznych jest zmniejszenie emisji szkodliwych substancji,emitowanych bezpośrednio do środowiska naturalnego oraz skuteczne ograniczenie ilości zrzucanych do rzeki “ Postomi ” ścieków i wód

przemysłowych. Pierwsze z zadań jakie musimy wykonać chcąc poprawić sytuację

w koksowni to wprowadzenie nowoczesnej metody oczyszczania emitowanych do atmosfery szkodliwych związków. Proponowana metoda oparta jest na metodzie japońskiego koncernu “ SUMITTOMO ” znanego w Polsce bardziej jako technologia niemiecka zwana BARGBAU - FORSCHUNG.

Podstawowym czynnikiem jest tutaj składnik sorpcyjny czyli w tym przypadku aktywny koks , reduktor tlenków azotu to natomiast - gazowy amoniak.

Jest to sucha metoda oczyszczania gazów odlotowych zarówno dla tlenków azotu

jak i dwutlenków siarki , lub wyłącznie tlenków azotu za pomącą katalizowanej redukcji , przy jednoczesnym usuwaniu związków chloru , fluoru oraz metali ciężkich. Opierając się na zaletach tej metody tj.

• możliwość absorpcji gazów w technologicznie małych temperaturach rzędu 90 - 130  C.

• duża wydajność i to nie tylko w przypadku odsiarczania (95 - 100 % ) , ale także w procesach odnitrozowania ( 75 - 80 % ), przy czym w miarę trwania procesu wzrasta aktywność sorbentu .

Metoda ta jest najwłaściwszym sposobem na rozwiązanie problemów ochrony atmosfery przed emisją szkodliwych związków.

Innym rozwiązaniem było by zastosowanie sposobu usuwania tych gazów poprzez zastosowanie metody mokrej. Metoda ta ma jedną podstawową wadę , jest to potrzeba ochładzania gazów odlotowych - jest to bardzo kosztowny proces .I z uwagi na duży koszt inwestycji po przez zastosowanie drogiej technologii mając na uwadze sytuację ekonomiczną zakładu nie możemy pozwolić sobie na wybór tej metody .

Drugą sprawą jaka jest do wykonania w celu zmniejszenia szkodliwego oddziaływania zakładu na środowisko to budowa nowej oczyszczalni ścieków która w znacznym stopniu uchroniła by okoliczną rzekę od zanieczyszczeń.

SCHEMAT PRZEDSTAWIAJĄCY RÓŻĘ WIATRÓW

1Przedstawione wartości zanieczyszczeń obowiązują do roku 1998, natomiast od 1999 roku będą obowiązywały nowe zaostrzone normy dotycząc emisji dwutlenku siarki.