Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü, Buca/İZMİR ÇEV 3616: Hava Kirliliği ve Kontrolu: Giriş, hava kirletici kaynaklar Prof.Dr.Abdurrahman BAYRAM
Hava Kirliliği ve Kontrolu konusunda çalışanlar Prof.Dr.Abdurrahman Bayram Prof.Dr.Mustafa Odabaşı Prof.Dr.Tolga Elbir Araş.Gör.Dr.Yetkin Dumanoğlu Araş.Gör.Dr.Melik Kara Araş.Gör.Gizem Tuna Tuygun Uzman Hasan Altıok Proje çalışanları
HAFTA TARİH KONU 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 22.02.2017 24.02.2017 1.03.2017 3.03.2017 8.3.2017 10.3.2017 15.3.2017 17.3.2017 22.3.2017 24.3.2017 29.3.2017 31.3.2017 5.4.2017 7.4.2017 12.4.2017 14.4.2017 19.4.2017 21.4.2017 26.4.2017 28.4.2017 3.5.2017 5.5.2017 10.5.2017 12.5.2017 17.5.2017 19.5.2017 24.5.2017 26.5.2017 Giriş, Hava Kirlenmesi, Kirlilik ölçekleri Hava kirletici kaynaklar; Sınıflandırma; Endüstriyel kaynaklar Endüstriyel kaynaklar Yanma ve Hava Kirliliği Yanma kaynaklı kirleticiler Yakma tesisleri ve yanma kontrolu Emisyon ve Hava kalitesi ölçümleri Uygulama Meteorolojik Olaylar ve Kirletici dağılımı Kirletici dağılım modelleri Kirletici dağılım uygulaması Proje Verileri Dağıtımı (Grup çalışması) I. ARA SINAV Hava kalitesi yönetimi, Temiz hava planları Emisyon envanteri Hava Kirliliği Mevzuatı Proje Kontrolu Hava kirliliği kontrolu: Genel prensipler, Kontrol stratejileri Partikül maddelerin kontrolü Siklon, Torba filtreler, Elektrostatik tutucular Gaz kirleticilerin kontrolu: SO 2 kontrolu, NO x kontrolu Organik kirleticilerin kontrolu Bina içi hava kirliliği Proje ödevi sunumları II. ARA SINAV
Derste kullanılacak kaynaklar Derste kullanılabilecek kaynak kitaplar ve temin edilebilecek yerler: Hava kirliliği ve kontrolunun esasları, Aysen Müezzinoğlu, Kitap satış ve Kütüphane. Handbook of air pollution technology, S.Calvert, H.M.Englung, Kütüphane. Air pollution and its control, K.Wark, Kütüphane Yıl içi notu, yıl içinde yapılacak iki ara sınav ve proje ödevlerine göre verilecektir. Başarı Notu: I.Ara Sınav*0,15 + II.Ara Sınav* 0,15 + Proje Notu* 0,20+ Final*0,50
Hava kirliliği-tanım Hava kirliliği modern yaşamın meydana getirdiği bir olgu olup; ürettiğimiz mallardan, seyahat ve taşınmadan, ısıtma ve aydınlatma için enerji üretiminden kalan bir atıktır. Hava kirliliği çok genel bir ifadeyle, havanın doğal bileşiminin bozulması, bu bileşim içinde yeni bileşiklerin yeralması olarak tanımlanabilir.
Kuru havanın doğal bileşimi Madde % ppm Azot 78.084+0.004 780900 Oksijen 20.946+0.002 209400 Argon 0.934+0.001 9300 CO 2 0.033+0.001 315 Neon 18 Helyum 5.2 Metan 1.2 Kripton 0.5 Hidrojen 0.5 Ksenon 0.08 NO 2 0.02 Ozon 0.01-0.04
Hava kirliliği * Enerji üretiminde kömürün kullanılması endüstri devriminde büyük bir faktördür. Endüstri devrimi, mevcut teknolojik yaşamımızın temelini oluşturmuştur. Fakat kömür ve diğer fosil yakıtların kullanımı, teknolojik yaşamımızdaki faydaları ile birlikte çevremizi kirletmeye ve bozmaya başlamıştır. * Bu insanların neden olduğu bir hava kirliliğidir. Evlerimizdeki soba ve kaloriferler, taşıtlar, madenler, termik santrallar, çimento, demir çelik, boya ve kimya sanayi v.b. üretim sanayi antropojenik kaynaklar a örnek olarak sayılabilir.
Hava kirliliği Orman yangınları, bitki örtüsünün bozulması, toz fırtınaları ve volkanik patlamalar da havanın kirlenmesine neden olmaktadır. Doğal kaynak olarak tanımlanan bukaynaklardan havaya verilen kirleticilerin miktarı, bazı türler için insan kaynaklı kirleticilerden fazladır. Doğal kaynaklı kirleticilerin atmosferdeki dağılımı ve kirleticilerin taşınması, bu kirleticilerin atmosferde çok daha düşük konsantrasyonlarda bulunması ile sonuçlanır.
Yağış, oksidasyon, toprakta ve denizlerde absorbsiyon ile doğa kendi kendini temizleme yeteneğine sahiptir. Fakat insan kaynaklı kirleticiler genellikle küçük coğrafi bölgelerde yoğunlaştığı için doğanın kendi temizleme yeteneği bunların tamamını temizlemeye yetmemektedir. Bu nedenle canlıların etkilendiği hava kirliliğinin büyük çoğunluğu insan kaynaklı kirlenmedir.
Atmosferde CO 2 kons. değişimi
Hava Kirliliği problemlerinin ölçekleri Problem Ölçek Alansal Dikey Süre Organizasyon Küresel Küre Atmosfer Onyıllar Uluslararası Kıtalararası Kıta Stratosfer Yıllar Uluslararası Ülkesel Ülke Aylar Ulusal Endüstri Bölgeleri Şehir Büyük bölge Küçük alan Şehir Troposfer Haftalar 500-1000 m Günler Bölgesel (Yerel) Yerel Kaynak çevresi Baca yüksekliği Saatler
Terimler Hava kirletici: Havanın doğal bileşimini değiştiren her türlü madde Emisyon: Kirletici kaynaklardan (evler, sanayi, araçlar) çevreye verilen gaz veya toz haldeki kirleticiler Hava kalitesi: Hava kirliliğinin derecesi Emisyon faktörü Kirletici kaynaklarda birim ürün, hammadde veya yakıt başına oluşan kirletici miktarı
Birimler Parametre Emisyon Hava kalitesi Kütlesel kons. mg/m 3 ;mg/nm 3 mg/m 3 ; µg/m 3 Hacim kons. cm 3 /m 3 ; ppm v ppb; ppt Kütlesel debi kg/saat; g/s - Birikim - mg/m 2 /gün Emisyon faktörü kg/t; kg/gj; g/km - Etki dozu µg/kg
Birimler - ppm (milyonda bir kısım) cm 3 /m 3 - mg/m 3 = ppm x yoğunluk - yoğunluk= molarkütle/molarhacim - mg/m 3 = ppm (molarkütle/(r x T / P )) - T, sıcaklık ( K) - P, basınç (atm) - R, 0,08207 (lt x atm/ K x gmol)
0 C ve 1 atm koşullarında 1 ppm SO 2 = 2,86 mg/nm 3 (= 1 x 64 /(0,08207 x 273 / 1) 1 ppm NO x = 2,053 mg/nm 3 (NO 2 olarak) (= 1 x 46 /(0,08207 x 273 / 1) 1 ppm CO = 1,25 mg/nm 3 (= 1 x 28 /(0,08207 x 273 / 1)
Hava kirliliği oluşumu Üç temel bileşen: Kirletici kaynak Taşıyıcı ortam Alıcı
Hava kirleticiler Sınıf Kükürtlü bileşikler Azotlu bileşikler Organik bileşikler Karbon oksitler Halojenler Partikül maddeler Birincil İkincil SO 2, SO 3, H 2 S SO 3, H 2 SO 4, MSO 4, NO, NH 3 NO 2, MNO 3, C x H y,c 1 - C 5 bileşikler Aldehitler, ketonlar, asitler CO (CO 2 ) HCl, HF Yok Yok Radyoaktif maddeler
İzmir İlinde hava kirletici emisyonlar (ton/gün) Sektör PM SOx NOx VOC CO Evsel Isınma 136 66 14 11 5 Trafik 6 7 82 54 311 Sanayi 31 227 40 3 4 Toplam 173 300 136 68 320 Not: Bu veriler güncelliğini kaybetmiştir!
Evsel Isınma kaynaklı kirleticiler Evsel ısınma emisyonlarının belirlenmesinde kullanılan emisyon faktörleri PM SOx Nox VOC CO Linyit 1.5A 15S 2.9 2.51 1 Fuel oil 0.3 17.24S 2.2 0.299 0.6 Evsel ısınma kökenli emisyonlar, ton/gün PM SOx NOx VOC CO 135.74 66.02 13.40 10.66 4.42 Not: Bu veriler güncelliğini kaybetmiştir!
İzmir de trafik kaynaklı kirleticiler Trafik Sektörü PM SOx NOx VOC CO Şehirdışı 3.7 5.1 53.2 14.1 142.3 Şehiriçi 2.0 1.8 28.2 40.1 168.8 TOPLAM 5.7 6.9 81.4 54.2 311.1 180 160 ton/gün 140 120 100 80 60 40 20 0 PM SOx NOx VOC CO Şehirdışı Şehiriçi Not: Bu veriler güncelliğini kaybetmiştir!
Aliağa da Sanayi kaynaklı emisyonlar (bacalar) Toplam Emisyon(kg/saat) Tesis Adı Yakıt türü Baca Sayısı PM SO2 NOX CO Akdemir Çelik San. ve Tic. A.Ş. Doğalgaz 1 0,200 0,050 5,620 0,61 Astaş Madencilik San. Tic. A.Ş. LPG 1 0,007 0,000 0,227 0 Çebitaş Demir Çelik Endüstrisi Doğalgaz 2 12,27 45,43 12,06 124,92 Dört Yıldız Demir Çelik Ltd.Şti. Doğalgaz 1 0,760 0,000 7,740 0,62 Ege Çelik End. San. ve Tic. A.Ş. Doğalgaz 2 9,25 25,70 41,87 267,41 Ege Gübre Sanayii A.Ş. Doğalgaz 1 0,010 0,001 0,120 0 ENKA İzmir Elektrik Üretim Ltd. Doğalgaz 4 10,80 0,000 156,23 0,00 Güven Metal (İmsan) Doğalgaz 1 0,144 0,144 3,42 0 Habaş Sınai ve Tıbbi Gazlar Doğalgaz 12 324 871 190 7529 İzmir Demir Çelik Sanayi A.Ş. Doğalgaz 3 11,52 44,57 21,60 154,0 KarDemir Had. San. Tic. Ltd. Şti. Doğalgaz 1 0,030 0,000 1,330 0,06 Kocaer Haddecilik San. ve Tic. Doğalgaz 2 0,372 0,000 2,155 0,617 Özkan Demir Çelik Sanayi A.Ş. Doğalgaz 1 0,402 6,020 0,062 0 Petkim Petrokimya Holding A.Ş. DG-Sıvı yakıt 28 61,95 234,14 423,15 60,47 Sider Demir Çelik San. Tic Doğalgaz 2 4,248 72,61 53,85 171 Sözer Demir Çelik San. ve Tic. Doğalgaz 1 0,041 0,410 0,534 0 Tüpraş DG-Sıvı yakıt 30 65,60 1351 499 31,91 Urla Makina San.Tic. A.Ş. Linyit 2 3,740 1,000 0,226 0,000 Viking Kağıt ve Selüloz A.Ş. Doğalgaz 1 0,042 0,003 0,600 0 Toplam Emisyon Kg/saat 505 2653 1420 8341 Toplam Emisyon ton/yıl 4000 21013 11244 66060
SIRA NO PETKİM Proses Bacaları PM SO2 NOX CO 1 Arom Ortak(101-201-202-203-204) Foil Oil 24 0,550 12,700 7,970 0,840 2 Arom 401 Foil Gaz 24 0,010 0,410 1,520 0,040 3 Aromatik 501 A Foil Oil 24 5,360 5,180 23,020 1,250 4 Arom 502 Foil Oil 24 19,810 202,700 41,460 3,050 5 Aromatik 701 Foil Oil 24 2,060 13,150 9,020 0,610 6 VCM F401 bacası Foil Gaz 24 0,010 0,000 0,340 0,250 7 Etilen Fab. F-101 A Foil Gaz 24 0,060 0,000 14,140 1,740 8 Etilen Fab. F-101 B Foil Gaz 24 0,070 0,000 12,830 0,510 9 Etilen Fab. F-101 C Foil Gaz 24 0,080 0,000 0,700 5,240 10 Etilen Fab. F-101 D Foil Gaz 24 0,070 0,000 12,780 0,660 11 Etilen Fab. F-101 E Foil Gaz 24 0,090 0,000 13,400 2,280 12 Etilen Fab. F-101 F Foil Gaz 24 0,060 0,000 14,200 0,610 13 Etilen Fab. F-101 G Foil Gaz 24 0,080 0,000 10,830 0,790 14 Etilen Fab. F-101 H Foil Gaz 24 0,160 0,000 20,290 2,240 15 Etilen Fab. F 102 Foil Gaz 24 0,050 0,000 13,280 1,310 16 Etilen Fab. F 103 Foil Gaz 24 0,000 0,000 0,15 0,05 17 PA Bacası Foil Gaz 24 23,440 0,000 0,370 0,050 18 PP Bacası Foil Gaz 24 0,000 0,000 0,350 0,080 19 Atık Yakma İnsineratörü (KATI-SIVI ATIK YAKMA) - 24 0,220 0,000 3,560 0,000 20 3 Nolu Santral Bacası Dogal gaz 24 0,73 0 61,75 4,68 21 4 Nolu Santral Bacası Dogal gaz 24 0,82 0 49,42 8,25 22 Aromatik 501 B Foil Oil 24 6,930 0,000 29,800 1,850 23 1 Nolu Santral Bacası Dogal gaz 24 0,74 0 63,04 12,79 24 2 Nolu Santral Bacası Dogal gaz 24 0,55 0 18,93 11,30
SIRA NO TÜPRAŞ BACALAR PM SO2 NOX CO 1 H-101 1,340 15,220 15,200 0,000 2 H-102 0,990 15,770 11,780 0,000 3 H-103 1,160 19,890 19,630 0,000 4 H-104 0,250 2,040 2,920 0,000 5 HC-101 3,750 56,090 46,870 0,000 6 H-201 0,040 3,890 6,430 0,400 7 H-202 0,020 0,000 3,250 0,130 8 H-203 0,060 0,000 18,700 0,770 9 H-301 0,010 0,100 1,980 0,120 10 H-302 0,010 0,080 0,970 0,050 11 H-401 0,010 0,030 1,520 0,160 12 H-402 0,010 0,000 1,970 0,000 13 H-7201.7202, H-7203, H7301 9,400 240,020 77,980 2,010 14 H-1101-1201 3,730 54,870 31,510 0,000 15 H-1301-1302 2,170 30,150 19,280 0,390 16 H-1302-Y 0,190 7,800 2,780 0,000 17 H-1401-1501 1,970 47,170 10,720 0,860 18 H-8101 ve H-8501 6,570 156,670 65,200 0,960 19 H-8201-8301 0,370 1,420 11,860 0,000 20 H-8401. H-8402 0,140 0,140 21,590 0,000 21 H-9101.9102.H-9201....H9205 0,190 0,000 26,070 0,000 22 H-9501. H-9502 0,010 0,780 1,730 0,000 23 H-9901 0,080 4,790 11,520 0,000 24 K-1. K-2 6,110 84,160 48,490 5,640 25 K-3. K-4 4,840 68,920 54,160 0,740 26 K- 5. K-6. K-7. K-8. K-9 12,050 276,870 243,900 6,780 27 K-CO 10,070 136,930 69,040 0,000 28 H-8702 0,016 45,340 1,280 6,420 29 H-8801 0,027 32,190 0,400 3,110 30 H-9702 0,018 50,000 1,970 4,330
Yollar ve araçlar Yollardan Kaynaklanan Emisyonlar (kg/saat) Araçlardan Kaynaklanan Emisyonlar (kg/saat) PM 10 CO NO X PM 10 SO 2 1113,02 63,11 37,07 1,30 1,30 Evsel ısınma (kış sezonu-ton) Yerleşim Adı Nüfus SO 2 NO X PM 10 CO VOC Aliağa Kent Merkezi 47810 104,89 15,25 47,11 537,64 56,89 Köyler 8375 30,89 3,78 13,89 157,93 16,64 TOPLAM 56185 135,77 19,01 60,97 695,56 73,50
Kalıcı Organik Kirleticiler (POP) Emisyonları PAH'lar Ölçülen Konsantrasyon Sınır Değer a Emisyon Debisi c Sınır Değer a PCB'ler Ölçülen Konsantrasyon Sınır Değer b (mg Nm -3 ) (mg Nm -3 ) (g saat -1 ) (g saat -1 ) (ng Nm -3 ) (ng Nm -3 ) Tesis 1 0.04 0.10 28 0.5 1017 0.01 Tesis 2 0.08 0.10 60 0.5 476 0.01 Tesis 3 0.98 0.10 629 0.5 692 0.01 Tesis 4 0.11 0.10 102 0.5 262 0.01 Tesis 5 1.23 0.10 1470 0.5 13517 0.01 a Endüstri tesislerinden kaynaklanan hava kirliliğinin kontrolu yönetmeliği, Ek 7, Tablo 7.3.2 b Endüstri tesislerinden kaynaklanan hava kirliliğinin kontrolu yönetmeliği, Ek 1 c Bazı tesilerin iki ocağından bir tanesinde ölçüm yapılmış ve emisyon debisi tek ocak için hesaplanmıştır Diğer PAH, PCB Kaynakları: Gemi söküm, Petkim ve Rafineri, Kömür kurutma PCDD/PCDF emisyon kaynakları: Demir çelik, Petkim Gemi söküm kaynaklı önemli bir kirletici: Asbest
Emisyonlarda sektörel paylar
İzmir de sanayi tesislerinin doğal gaza geçmesi ile yukarıda verilen emisyonların payları değişti. Evsel ısınmada da doğal gazın yaygınlaşması ile SO 2 emisyonları daha da azalıyor.