Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

В настоящее время существует большое количество различных методов очистки воздуха от различных вредных загрязнений. К основным способам относятся:

• o Абсорбционный метод.
• o Адсорбционный метод.
• o Термическое дожигание.
• o Термокаталитические методы.
• o Озонные методы.
• o Плазмохимические методы.
• o Плазмокаталитический метод.
• o Фотокаталитический метод.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта. В качестве примеров можно назвать:

• o получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);
• o получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);
• o других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Адсорбционный метод. Адсорбционный метод являются одним из самых распространенных средств защиты воздушного бассейна от загрязнений. Только в США введены и успешно эксплуатируются десятки тысяч адсорбционных систем. Основными промышленными адсорбентами являются активированные угли, сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем многие другие сорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Активированный уголь используют, в частности, для очистки газов от дурно пахнущих веществ, рекуперации растворителей и т.д.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

• o После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.
• o После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.
• o После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО 2 и Н 2 О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO 2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Термокаталитические методы. Каталитические методы газоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы от оксидов серы и азота, различных органических соединений, монооксида углерода и других токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовывать вредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать образования вторичных загрязнителей. Применение каталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска и изготовления пригодных для длительной эксплуатации и достаточно дешевых катализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесей осуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористых гранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой. Химическое превращение происходит на развитой внутренней поверхности катализаторов, достигающей 1000 мІ/г.

В качестве эффективных катализаторов, находящих применение на практике, служат самые различные вещества - от минералов, которые используются почти без всякой предварительной обработки, и простых массивных металлов до сложных соединений заданного состава и строения. Обычно каталитическую активность проявляют твердые вещества с ионными или металлическими связями, обладающие сильными межатомными полями. Одно из основных требований, предъявляемых к катализатору - устойчивость его структуры в условиях реакции. Например, металлы не должны в процессе реакции превращаться в неактивные соединения.

Современные катализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью и селективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов и температур. Промышленные катализаторы, изготавливаемые в виде колец и блоков сотовой структуры, обладают малым гидродинамическим сопротивлением и высокой внешней удельной поверхностью.

Наибольшее распространение получили каталитические методы обезвреживания отходящих газов в неподвижном слое катализатора. Можно выделить два принципиально различных метода осуществления процесса газоочистки - в стационарном и в искусственно создаваемом нестационарном режимах.

1. Стационарный метод. Приемлемые для практики скорости химических реакций достигаются на большинстве дешевых промышленных катализаторов при температуре 200-600 °C. После предварительной очистки от пыли (до 20 мг/мі) и различных каталитических ядов (As, Cl 2 и др.), газы обычно имеют значительно более низкую температуру.

Подогрев газов до необходимых температур можно осуществлять за счет ввода горячих дымовых газов или с помощью электроподогревателя. После прохождения слоя катализатора очищенные газы выбрасываются в атмосферу, что требует значительных энергозатрат. Добиться снижения энергозатрат можно, если тепло отходящих газов использовать для нагревания газов, поступающих в очистку. Для нагрева служат обычно рекуперативные трубчатые теплообменники.

При определенных условиях, когда концентрация горючих примесей в отходящих газах превышает 4-5 г/мі, осуществление процесса по схеме с теплообменником позволяет обойтись без дополнительных затрат.

Такие аппараты могут эффективно работать только при постоянных концентрациях (расходах) или при использовании совершенных систем автоматического управления процессом.

Эти трудности удается преодолеть, проводя газоочистку в нестационарном режиме.

2. Нестационарный метод (реверс-процесс). Реверс-процесс предусматривает периодическое изменение направлений фильтрации газовой смеси в слое катализатора с помощью специальных клапанов. Процесс протекает следующим образом. Слой катализатора предварительно нагревают до температуры, при которой каталитический процесс протекает с высокой скоростью. После этого в аппарат подают очищенный газ с низкой температурой, при которой скорость химического превращения пренебрежимо мала. От прямого контакта с твердым материалом газ нагревается, и в слое катализатора начинает с заметной скоростью идти каталитическая реакция. Слой твердого материала (катализатора), отдавая тепло газу, постепенно охлаждается до температуры, равной температуре газа на входе. Поскольку в ходе реакции выделяется тепло, температура в слое может превышать температуру начального разогрева. В реакторе формируется тепловая волна, которая перемещается в направлении фильтрации реакционной смеси, т.е. в направлении выхода из слоя. Периодическое переключение направления подачи газа на противоположное позволяет удержать тепловую волну в пределах слоя как угодно долго.

Преимущество этого метода в устойчивости работы при колебаниях концентраций горючих смесей и отсутствие теплообменников.

Основным направлением развития термокаталитических методов является создание дешевых катализаторов, эффективно работающих при низких температурах и устойчивых к различным ядам, а также разработка энергосберегающих технологических процессов с малыми капитальными затратами на оборудование. Наиболее массовое применение термокаталитические методы находят при очистке газов от оксидов азота, обезвреживании и утилизации разнообразных сернистых соединений, обезвреживания органических соединений и СО.

Для концентраций ниже 1 г/мі и больших объемов очищаемых газов использование термокаталитического метода требует высоких энергозатрат, а также большого количества катализатора.

Озонные методы. Озонные методы применяют для обезвреживания дымовых газов от SO 2 (NOx) и дезодорации газовых выбросов промышленных предприятий. Введение озона ускоряет реакции окисление NO до NO 2 и SO 2 до SO 3 . После образования NO 2 и SO 3 в дымовые газы вводят аммиак и выделяют смесь образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газа с озоном, необходимое для очистки от SO 2 (80-90 %) и NO x (70-80 %)составляет 0,4-0,9 сек. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оценивают в 4-4,5 % от эквивалентной мощности энергоблока, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода.

Применение озона для дезодорации газовых выбросов основано на окислительном разложении дурно пахнущих веществ. В одной группе методов озон вводят непосредственно в очищаемые газы, в другой газы промывают предварительно озонированной водой. Применяют также последующее пропускание озонированного газа через слой активированного угля или подачу его на катализатор. При вводе озона и последующем пропускании газа через катализатор температура превращения таких веществ как амины, ацетальдегид, сероводород и др. понижается до 60-80 °C. В качестве катализатора используют как Pt/Al2O3, так и оксиды меди, кобальта, железа на носителе. Основное применение озонные методы дезодорации находят при очистке газов, которые выделяются при переработке сырья животного происхождения на мясо- (жиро-)комбинатах и в быту.

Плазмохимический метод. Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

• o недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда;
• o наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически;
• o существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Плазмокаталитический метод. Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода - плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая - это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO 2 и H 2 O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/мі.).

Недостатками данного метода являются:

• o большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/мі,
• o при больших концентрациях вредных веществ (свыше 1 г/мі) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Фотокаталитический метод. Сейчас широко изучается и развивается фотокаталитический метод окисления органических соединений. В основном при этом используются катализаторы на основе TiO 2 , которые облучаются ультрафиолетом. Известны бытовые очистители воздуха японской фирмы "Daikin", использующие этот метод. Недостатком метода является засорение катализатора продуктами реакции. Для решения этой задачи используют введение в очищаемую смесь озона, однако данная технология применима для ограниченного состава органических соединений и при небольших концентрациях.

Защита атмосферы. На XIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН в июне 1997 года было принято одно из основных направлений природоохранной деятельности национальных правительств в рамках программы. Это направление заключается в поддержании чистоты атмосферного воздуха планеты. Для защиты атмосферы необходимы административные и технические меры, направленные на уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы. Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Необходимо определить причины загрязнения, проанализировать вклад отдельных источников в общее загрязнение и выявить возможности ограничить эти выбросы.

Так в целях защиты окружающей среды в декабре 1997 года был принят Киотский протокол, направленный на регулирование выбросов в атмосферу парниковых газов. В РФ на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха направлен закон "Об охране атмосферного воздуха". Этот закон должен регулировать отношения в области охраны атмосферного воздуха, чтобы улучшить состояние атмосферного воздуха и обеспечить благоприятную среду для обитания человека, предотвратить химическое и т. п. воздействие на атмосферный воздух и обеспечить рациональное использование воздуха в промышленности.

Механические методы

Механические методы основаны на использовании сил тяжести, сил инерции, центробежных сил, диффузии, захвата и др. К этой группе методов относятся: инерционное пылеулавливание, мокрое пылеулавливание, фильтрация.

Инерционное пылеулавливание основано на том, что твердые частицы и капли выпадают из запыленного газового потока при резком изменении его направления. Наибольшее распространение получили инерционные пылеуловители, которые предназначены для улавливания крупных фракций пыли размером более 50 мкм, и циклоны, используемые для удаления золы из дымовых газов и сухой (древесной, асбоцементной, металлической) пыли с размером частиц 25-30 мкм из воздуха, ротационные пылеуловители, предназначенные для очистки воздуха рабочих помещений.

Рис. 1

Принцип действия циклона - одного из самых распространенных пылеочистительных аппаратов - основан на использовании центробежной силы, возникающей при вращательно-поступательном движении газового потока: центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпуса циклона, затем частицы пыли, стекая по стенкам, выпадают в бункер, а очищенный газ через расположенный по оси циклона выхлопной патрубок выбрасываются в атмосферу или поступают к потребителю. Циклоны составляют самую многочисленную группу экотехнической аппаратуры - более 90 % от общего числа применяемых в промышленности пылеуловителей. Ими улавливается более 80 % от общей массы уловленной всеми аппаратами пыли

а б

Рис. 2. а - схема (1 - патрубок; 2 - распределительная камера;

3 - направляющие элементы; 4 - пылесборник; 5 - камера;

6 - патрубок); б - циклон на котельной вагонного депо

Мокрое пылеулавливание основано на промывании запыленного газового потока жидкостью, подаваемой в виде брызг или тумана.

Действие аппаратов мокрой очистки газов основано на захвате частиц пыли жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама. Процессу улавливания пыли в мокрых пылеуловителях способствует конденсационный эффект - укрупнение частиц пыли за счет конденсации на них водяных паров. Поскольку в этих аппаратах процесс пылеочистки обычно сопровождается процессами абсорбации и охлаждения газов, они применяются и в качестве теплообменных аппаратов, и для очистки газообразных составляющих. Обычно в качестве орошающей жидкости, если не требуется химическая очистка, используется вода. Часто аппараты мокрой очистки газов используются в качестве предварительной ступени перед аппаратами других типов.

а б

Рис. 3. Ротационный пылеуловитель: 1 - спиралевидный кожух; 2 - шибер, необходимый для направления загрязненного воздуха в циклон; 3 - циклон для окончательного осаждения твердых частиц

Аппараты мокрой очистки газов называются пенными газоочистителями и скрубберами, они подразделяются на полые и насадочные, центробежные, динамические, турбулентные. Скрубберы (рис.15) удаляют частицы размером более 10 мкм, а пенные газоочистители улавливают частицы размером до 2 мкм. Они применяются на участках окраски изделий и нанесения полимерных покрытий в замкнутых системах воздухопользования. Эффект очистки составляет 90-99 %.

Рис. 4.

1 - корпус; 2 - оросительная система

Фильтрация основана на пропускании запыленного газового потока через фильтрующий материал. Фильтрацию применяют для сверхтонкой очистки атмосферного воздуха от древесной, асбоцементной, абразивной пыли, золы, сажи, частиц металлов, их оксидов, ангидридов. В зависимости от фильтрующего материала, фильтры принято делить на тканевые, волокнистые, пористые и зернистые (из сыпучих материалов). В тканевых фильтрах используют не только ткани, но и нетканые материалы, такие как войлок или фетр. Фильтры из хлопчатобумажных тканей применяются для фильтрации нейтральных и щелочных газов при относительно невысокой температуре. В волокнистых фильтрах применяют набивные слои из натуральных или синтетических волокон, шлаковаты, стружки металлов или полимерных материалов, а так же сформированные слои (фильтровальная бумага, картон). Широкое распространение получили фильтры из синтетического и стеклянного волокна. Они обладают высокой термостойкостью и механической прочностью. Наиболее распространенными пылеулавливающими аппаратами, работающими по методу фильтрации, являются рукавные фильтры, которые представляют из себя мешок, натянутый на трубчатую раму. Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей применяют волокнистые фильтры - туманоулавители улавливающие частицы размером менее 3 мкм, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности волокон с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести. Эффективность очистки составляет 90-99 %.

Рис. 5.

1 - распределительная коробка для подачи газа; 2 - рукава для оседания пыли; 3 - встряхивающее устройство; 4 - шнек для удаления осевшей пыли; 5 - коллектор для выпуска очищенного газа атмосферу.

Рис. 6.

Физические методы

Физические методы базируются на использовании электрических и электростатических полей, процессов охлаждения, конденсации и кристаллизации. Электростатическая очистка газов осуществляется в вертикальных и горизонтальных электрофильтрах, она основана на электризации загрязняющих частиц размером до 0,1 мкм и выделении их из газа под действием электрического поля (до 50 кВ), создаваемого специальными электродами.

Электрофильтры - одно - или двухсекционные аппараты прямоугольной формы (рис.18). Корпуса аппаратов - стальные, покрытые снаружи теплоизоляцией. Активная зона электрофильтров состоит из осадительных электродов (плоских полотен, набранных из пластинчатых элементов специального профиля) и коронирующих электродов (трубчатых рам, в которых натянуты коронирующие элементы). Расстояние между соседними осадительными электродами (300 мм) является также шириной единичного газового прохода. Удаление уловленной пыли с электродов - механическое, путем периодического встряхивания их ударами молотков

По способу удаления осаждающихся на электродах частиц различают сухие и мокрые электрофильтры. Сухие электрофильтры используются для удаления сухой пыли, а мокрые применяют для очистки газов от паров кислот: серной, соляной, азотной. Эффект очистки составляет 97-99 %.

Рис. 7.

1 - осадительные элетроды; 2 - коронирующие электроды

Физико-химические методы

Физико-химические методы основаны на физико-химических взаимодействиях загрязнителей с очищающими агентами. К таким методам относятся: абсорбция, хемосорбция, адсорбция, каталитический метод, термический метод.

Абсорбция основана на разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Для удаления из выбросов аммиака, хлористого и фтористого водорода применяют воду. Для удаления ароматических углеводородов используют серную кислоту. В настоящее время наибольшее распространение в качестве абсорберов получили скрубберы-абсорберы

Рис. 8.

1 - насадка; 2 - разбрызгиватель

Адсорбция основана на извлечении из газов смесей вредных примесей с помощью твердых адсорбентов. Наиболее широко в качестве адсорбента используется активированный уголь, кроме того, существуют и такие сорбенты, как активированный глинозем, силикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты. Некоторые адсорбенты пропитывают реактивами, повышающими эффективность адсорбции и превращающими вредную примесь в безвредную за счет происходящей на поверхности адсорбента хемосорбции. Основным очистным оборудованием являются вертикальные, горизонтальные, скрубберы - адсорберы.

Хемосорбция основана на поглощении газов и паров жидкими и твердыми поглотителями с образованием химических соединений. Этот метод используется для удаления из выбросов сероводорода и окислов азота. В качестве очистного оборудования используются скрубберы, а химическими поглотителями являются мышьякощавелевые и этаноламиновые растворы.

Каталитический метод очистки заключается в селективном ускорении химической реакции и превращении загрязнителя в безвредное вещество. Для снижения токсичности выхлопных газов применяют каталитические нейтрализаторы, в которых загрязненный воздух пропускают над катализатором, чаще всего оксидом алюминия. С помощью такого очистного оборудования можно очистить воздух от угарного газа, углеводородов, окислов азота. В жидкостных нейтрализаторах применяют для уменьшения содержания альдегидов и оксидов азота 10 % -ные водные растворы Na 2 SO 3 или NaHSO 4 с добавкой 0,5 % -ного основного реагента для предохранения от преждевременного окисления. Таким методом может быть достигнута полная очистка газов от альдегидов, а содержание оксидов азота снижено на 70 %.

Рис. 9. 1 - корпус; 2 - реактор;

3 - сетка; 4 - теплоизоляция; 5 - катализатор; 6 - фланец

Термический метод основан на дожигании и термической деструкции вредных веществ в выбросах. Используется в том случае, когда вредные примеси в выбросах горючи. Этот метод применяют для очистки выбросов от лакокрасочных и пропиточных участков. Системы термического и огневого обезвреживания обеспечивают эффективность очистки до 99 %.

Биологический метод

В природных условиях аэрозоли микроэлементов могут удаляться с поверхности листьев дождем, ветром или вместе со слоем кутикулярного воска. Кроме того, удаление происходит за счет абсорбции микроэлементов листьями с последующей транслокацией. Удаление аэрозолей с листьев дождем зависит от характера поверхности листа и характеристик микроэлементов.

Все растения обнаруживают способность избирательно извлекать химические элементы. В условиях окружающей среды сложного геохимического состава растения выработали механизмы активного поглощения элементов, участвующих в жизненных процессах, и удаления токсичных избытков других элементов.

У растений в ходе эволюции и в течение жизни вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации и нечувствительности к изменению химического баланса в окружающей среде. Поэтому реакции растений на микроэлементы в почве и окружающем воздухе должны всегда рассматриваться для конкретной системы почва - растение.

Надземные части растений - это коллекторы всех атмосферных загрязнителей. Химический состав городских растений может служить индикатором для выделения загрязненных областей.

Очистные сооружения промышленных предприятий пока не позволяют полностью освобождать отходы производства от вредных примесей. Поэтому дополнительным способом доочистки воздуха является биологический. Роль биологического фильтра играет растительность, в первую очередь, древесная. Безудержная эксплуатация и сведение лесов, расширение сельскохозяйственных посевов сокращают продуктивность работы зеленого фильтра, как по площади, так и по времени. Известно, что агроценозы, даже самые высокоурожайные, уступают естественным лесным фитоценозам по суммарной за год биологической продуктивности в сходных экологических условиях. Следовательно, так же уменьшается фотосинтетическая деятельность, обеспечивающая необходимый баланс СО 2 и О 2 в атмосфере и связывание атмосферных загрязнителей. Проблема сохранения "зеленых легких" планеты и их биосферной функции стоит достаточно остро.

Результаты исследований свидетельствуют о важной роли древесных растений в процессах выведения газообразных примесей из атмосферного воздуха. При этом многие считают, что основной способ снижения уровня загрязнения воздуха - технологический (фильтры, уловители), а биологический способ можно рассматривать только как дополнительный, вспомогательный.

Наземные органы растений активно реагируют на повышение концентрации химических элементов в почве, накапливая их выше уровня, необходимого для обеспечения нормального роста и развития растений. Растения могут усваивать, и вовлекать в метаболизм двуокись серы, окислы азота, аммиак, подобно ассимиляции листьями углекислого газа. В условиях повышенного содержания в атмосфере этих газов в тканях происходит значительное увеличение содержания азота и серы.

Поглотительная способность насаждений зависит от состава пород, полноты, класса бонитета, возраста, ассимиляционной поверхности крон деревьев, длительности вегетации. Наибольшей поглотительной способностью обладают древесные растения. За ними, по мере снижения поглотительной способности, идут местные сорные травы, цветочные растения и газонные травы. В фитоценозах газы поглощают не только растительность, но и почва, вода, подстилка, поверхность стволов и ветвей деревьев и другие элементы. Изучалось влияние выхлопных газов автотранспорта на видовой и количественный состав лесного напочвенного покрова. В результате чего было установлено, что на всех пробных площадях наибольшее распространение в лесном напочвенном покрове получила будра плющевидная.

Роль отдельных компонентов экосистемы в поглощении поллютантов можно определить только экспериментально. В природных условиях распределение поллютанта в экосистеме зависит от характера загрязнения воздуха и процессов транслокации ингредиента в экосистеме, как под влиянием биологических процессов, так и экологических условий.

На поглощение поллютанта растениями и отдельными элементами экосистем влияют экологические факторы. В оптимальных для фитоценоза условиях (повышенная освещенность и влажность воздуха, температура +25.30°С) лучше выражено и поглощение вредных газов растениями. В неблагоприятных для фитоценоза условиях снижается поглощение газов растительностью и усиливается роль почвы.

Лесные зеленые насаждения можно рассматривать как промышленный фитофильтр, призванный обезвредить атмосферные загрязнители. Критерием эффективности его работы должна быть способность снижать уровень загрязнения воздуха до предельно допустимых концентраций.

Добавить свою цену в базу

Комментарий

Источники загрязнения

Основным фактором загрязнения воздуха в помещении является пыль. В ее состав входят микроскопические волокна текстиля, споры грибков и плесени, частички кожи, бактерии, пыльца растений, уличная сажа, мелкие клещи и продукты их жизнедеятельности. Она наполовину состоит из сильнейших аллергенов, которые могут стать причиной аллергического ринита, воспаления глаз, кашля, раздражения кожи и даже астмы.

Кроме пыли, загрязнение воздуха происходит посредством кухонных паров, состоящих из мельчайших капель жира и создающих неприятный специфических запах в квартире.

• Курение, а, точнее, табачный дым, который может не выветриваться несколько недель – еще один немаловажный фактор токсичности воздуха.
• От района, в котором вы живете также зависит чистота воздуха в доме. Источниками его загрязнения часто становятся отделочные материалы, с помощью которых происходило благоустройство квартиры, а также вещества, выделяющиеся из стен домов и недоброкачественной мебели, стройматериалы из ДСП.
• Пары ртути – также нередкое явление, которое можно наблюдать в квартирах. Обычно причиной становится разбитый термометр.
• Действие токсинов на организм происходит постепенно. Отравление возникает в результате постоянного их воздействия. Токсины поступают к нам в организм через рот, но в основном вместе с вдыхаемым воздухом.

Список токсинов и вредных веществ, содержащихся в воздухе можно продолжать долго. Но основная суть должна быть понятна каждому: воздух в квартире нуждается в постоянной очистке. Как это делается? Об этом расскажем дальше.

Очистку газообразных выбросов от пыли или тумана на практике осуществляют в различных по конструкции аппаратах, которые можно разделить на четыре основные группы:

1. механические пылеуловители (пылеотстойные или пылеосадочные камеры, инерционные пыле- и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны). Аппараты этой группы применяют обычно для предварительной очистки газов;
2. мокрые пылеуловители (полые, насадочные или барботажцые скрубберы, пенные аппараты, трубы Вентури и др.). Эти устройства более эффективны, чем сухие пылеуловители;
3. фильтры (волокнистые, ячейковые, с насыпными слоями зернистого материала, масляные и др.). Наиболее распространены рукавные фильтры;
4. электрофильтры – аппараты тонкой очистки газов–улавливают частицы размером от 0,01 мкм. Эффективность электрофильтра может достигать 99,9%.

Обычно необходимая степень очистки может быть обеспечена лишь комбинированной установкой, включающей несколько аппаратов одного или разных типов.

Методы очистки

Одной из актуальных проблем на сегодняшний день является очистка воздуха от различного рода загрязнителей. Как раз от их физико-химических свойств необходимо исходить при выборе того или иного метода очистки. Рассмотрим основные современные способы удаления загрязняющих веществ из воздушной среды.

Механическая очистка

Сущность данного метода заключается в механической фильтрации частиц при прохождении воздуха через специальные материалы, поры которых способны пропускать воздушный поток, но при этом удерживать загрязнителя. От размера пор, ячеек фильтрующего материала зависит скорость и эффективность фильтрации. Чем больше размер, тем быстрее протекает процесс очистки, но эффективность его ниже при этом. Следовательно, перед выбором данного метода очистки необходимо изучить дисперсность загрязняющих веществ среды, в которой он будет применяться. Это позволит производить очистку в пределах требуемой степени эффективности и за минимальный период времени.

Абсорбционный метод

Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта.

В качестве примеров можно назвать:

• получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);
• получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);
• других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

• В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.
• Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.
• В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Электрический метод очистки

Данный метод применим для мелкодисперсных частиц. В электрических фильтрах создается электрическое поле, при прохождении через которое частица заряжается и осаждается на электроде. Основными преимуществами данного метода является его высокая эффективность, простота конструкции, легкость в эксплуатации – нет необходимости в периодической замене элементов очистки.

Адсорбционный метод

Основан на химической очистке от газообразных загрязнителей. Воздух контактирует с поверхностью активированного угля, в процессе чего загрязняющие вещества осаждаются на ней. Данный метод в основном применим при удалении неприятных запахов и вредных веществ. Минусом является необходимость систематической замены фильтрующего элемента.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

• После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.
• После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.
• После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Фотокаталитическая очистка

Является одним из самых перспективных и эффективных методов очистки на сегодняшний день. Главное его преимущество – разложение опасных и вредных веществ на безвредные воду, углекислый газ и кислород. Взаимодействие катализатора и ультрафиолетовой лампы приводит к взаимодействию на молекулярном уровне загрязнителей и поверхности катализатора. Фотокаталитические фильтры абсолютно безвредны и не требуют замены очищающих элементов, что делает их использование безопасным и весьма выгодным.

Термическое дожигание

Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Промывочный способ

Осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока газа (воздуха). Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток газа (воздуха) движется с высокой скоростью, дробиться на мелкие капли мелкодисперсную взвесь) обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем. Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости (воды).

Плазмохимические методы

Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

• недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда
• наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически
• существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Гравитационный способ

Основан на гравитационном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру (емкость) гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение капельной влаги и (или) взвешенных частиц.

Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Плазмокаталитический метод

Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая — каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO2 и H2O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данного метода являются:

• большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³,
• при больших концентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Центробежный способ

Основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц за счет создания в поле движения газового потока и взвеси центробежной силы. Центробежный способ очистки газа относится к инерционным способам очистки газа (воздуха). Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в центробежный пылеуловитель в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и взвешенными частицами, как правило по спирали, происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха). За счет движения газа по спирали создается центробежная сила, которая во много раз превосходит силу тяжести. Конструкция: Конструктивно центробежные пылеуловители представлены циклонами. Эффективность: осаждается сравнительно мелкая пыль, с размером частиц 10 – 20 мкм.

Не стоит забывать об элементарных методах очистки воздуха от пыли, как влажная уборка, регулярное проветривание, поддержание оптимального уровня влажности и температурного режима. При этом периодически избавляться от скоплений в помещении большого количества хлама и ненужных предметов, которые являются «пылесборниками» и не несут в себе никаких полезных функций.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных пожаров и др.

Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

1) газообразные (лиоксид серы, оксид азота, оксид углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие кислоты, щелочи, растворы солей и др.;

3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха , образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека – диоксид серы (SO 2), оксид азота (NO х), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более70 наименований вредных веществ, среди которых – формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (поллютантов) атмосферы составил в 1990 г. – 401 млн. т, а в России в 1991 г. – 26,2 млн.т. Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных токсических веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др); углеводороды (С х Н х), среди них наиболее опасен бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием (выхлопные газы, топка котлов и др.), альдегиды, и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Наиболее опасное загрязнение атмосферы – радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами – продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Защита атмосферы.

1. Пылеуловитель (сухой).

Нужно, чтобы бункер герметичный, иначе пыль выдувается. Эффективность 80-95% , частиц размером d ч > 10 мкм. А также циклоны, пылеосадительные камеры.

Схема работы циклона:

1. корпус
2. патрубок
3. труба
4. бункер

Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок, далее он совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса; частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли (бункер), откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.

Скруббер Вентури.

η = 99% d > 2 мкм.

Работает по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения. Незаменим при очистке от пыли взрывоопасных и горючих газов.

Рис. Скруббер Вентури

1. Орошающая форсунка

2. Труба Вентури

3. Каплеуловитель

Фильтры.

Фильтроэлемент может быть зернистым слоем (неподвижный), с гибкими перегородками (ткани, войлок, губчатая резина, пенополиуритан), с полужесткими перегородками (вязаные сетки, стружка), с жесткими перегородками (пористая керамика, пористые металлы). Руковичные фильтры очищают воздух от пыли размером d ч > 10 мкм, степень очистки 97-99%. d до < 0,05 мкм.

Схема фильтра

2. фильтроэлемент

3. слой частиц примесей

4. Мокрые пылеуловители (барботажно-пенные).

Высокая эффективность очистки частиц d ч ≥ 0,3 мкм. Газ движется через решетку, проходит слой воды и пены – они чувствительны к неравномерности подачи газа, решетка склонна к засорению. Эффективность очистки 0,95-0,96%, а также скубберы, турбулентные, газопромыватели.

Рис. Барботажно-пенный пылеуловитель

2. Слой пены

3. Переливная решетка

Туманоуловители.

Осаждение капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя. Эффективность очистки 0,999 частиц 3 мкм.

Рис. Схема фильтрующего элемента низкоскоростного туманоуловителя

2. Крепежный фланец

3. Цилиндры из сетки

4. Волокнистый фильтроэлемент

5. Нижний фланец

6. Трубка гидрозатвора

Метод абсорбации.

Очистка газов от газов и паров основан на поглощении последних жидкостью. Решающим условием для применения метода – растворимость паров и газов в абсорбенте (жидкости). Так для удаления аммиака, хлора и фтороводорода применяют воду, используют щелочи, воду, аммиак, железный купорос. h = 85%.

Хемосорберы – поглощают газы и пары жидкими и твердыми поглотителями с образованием малорастворимых или малолетучих соединений. Очистка эффективна от оксида азота и паров кислот. Эффективность от оксида азота от0,17-0,86, от кислот – 0,95.

Метод адсорбации.

Адсорбенты – поглотители, твердые тела, поглощающие компоненты из газовой смеси. Активированный уголь, активированный глинозем, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты. Эффективен против растворителей (паров), ацетона, углеводлородов. Применяется в респираторах и противогазах. (97-99%).

Термическая нейтрализация.

Сгорание газов с образованием менее токсичных веществ. Для этого используют нейтрализаторы: прямое сжигание, термическое окисление, каталитическое дожигание. Окисление или сжигание доходит до двуокиси углерода и воды (при температуре окисления 950-1300 °С, каталитическое сжигание 250-450 °С). Эффективность 99,9%.

Рис. Схема установки для термического окисления

2. Входной патрубок

3. Теплообменник

4. Горелка

6. Выходной патрубок

Электрофильтры.

Наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных частиц пыли размером до 0,01 мкм (d < 0,01), η = 99-99,5%. Принцип действия: ионизация пыле-газового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобрела отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющим положительный заряд. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли. Электроды требуют большого расхода электроэнергии – это их основной недостаток.

Один из самых совершенных методов очистки от частиц пыли и тумана. Он основан на ударной ионизации газа, передача заряда ионов частицам примесей и осаждение последних на электродах.

Эффективность очистки колеблется от 0,95 до 0,99. Зависит от Wэ – скорости движения частиц в электрическом поле и F уд – удельная поверхность осадительных электродов.

Лучшая очистка - комбинированные методы. Например, очистка газов в циклонах – струбберы Вентури – электрофильтры.

На предприятиях повсеместно используют различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли, золы, сажи) и токсичных газо- и парообразных примесей (NO, NO 2 , SO 2 , SO 3 и др.), однако, сточки зрения будущего, аппараты пылегазоочистки по вышеуказанным причинам не имеют перспектив.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Загрязнение гидросферы.

Установлено, 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. Различают химические, биологические и физические загрязнители (Бертокс, 1980)

Химические загрязнители – нефть, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины.

Биологические – вирусы, микробы.

Физические – радиоактивные вещества, тепло.

К основным источникам загрязнений относят:

1. сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2. смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3. газодымовые выбросы;

4. утечки нефти и нефтепродуктов.

Нефтяная, НПЗ - сбрасывают нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды.

ЦБК, лесная промышленность – сульфаты, лигнины, азот, органические вещества.

Машиностроение, металлургия – тяжелые металлы, фториды, аммонийный азот, фенолы, смолы, цианиды.

Легкая, текстильная, пищевая промышленности – СПАВ, органические красители, нефтепродукты.

Экологическими последствиями загрязнения пресноводных экосистем приводят к эвтрофикации водоемов . «Цветение» воды – размножение сине-зеленых водорослей, утрата генофонда, ухудшение саморегуляции. Загрязнение водоемов – это снижение биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Защита гидросферы.

1. Механическая очистка – процеживание, отстаивание, фильтрирование (до 90%) – песок, глина, окалина. Применяются решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники, жироуловители. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод (нефть, смолы, масла, жиры, полимеры и др.), задерживают нефте- маслоловушками и другого вида уловителями либо выжигают.

Отстойники могут быть горизонтальными, радиальными, комбинированными.

Гидроциклон (комбинированный).

Рис. Схема комбинированного гидроциклона

1. Входной трубопровод

2. Камера для очищенной сточной воды

3. Приемная камера

4. Трубопровод с регулируемым проходным сечением

5. Трубопровод отвода маслопродуктов

6. Трубопровод отвода воды для дальнейшей очистки

7. Шламосборник

Сточная вода с маслопродуктами движется вверх. Плотность примесей менее и они концентрируются в ядре закрученного потока и поступают в камеру (3), через трубопровод (5) маслопродукты выводятся из гидроциклона. Сточная вода очищенная от твердых частиц и масла, скапливается в камере (2) откуда через трубопровод (6) выводится для дальнейшей очистки. Воздух из ядра закрученного потока уходит в трубу (4).

Применяют от мелкодисперсных твердых примесей – зернистые фильтры, сепараторы. Эффективность очистки 0,97-0,99 (пенополиуритан).

Зернистый фильтр.

Сточная вода по трубе (4) поступает в корпус (1) через фильтров слой (3) из мраморной крошки. Очищенная сточная вода выводится из фильтра через трубу (8). Твердые частицы в фильтрованном материале. Перепад давления в фильтре увеличивается и достижение предельного значения перекрывается входной трубопровод (4). По трубе (9) подается статистический воздух. Он вытесняет из фильтрованного слоя воду и частицы в желоб (6) и выводятся через трубу (7). Лучше если фильтр – пенополиуритан. η = 97-99%.

Рис. Схема зернистого фильтра

1. Корпус фильтра

2. Пористая перегородка 3. Фильтровальная загрузка

3. Входной трубопровод сточной воды

4. Пористая перегородка 6. Желоб

5. Трубопровод вывода твердых частиц

6. Трубопровод отвода очищенной воды

7. Трубопровод подачи сжатого воздуха.

Сепараторный фильтр

.

Рис. Схема фильтра-сепаратора

2. Ротор с фильтровальной загрузкой

3. Карманы для отвода маслопродуктов

4. Нижняя и верхняя опорные решетки

5. Трубопровод подачи сточной воды

6. Приемный кольцевой карман для вывода очищенной воды

7. Электродвигатель

Сточную воду в трубе (5) подают на опорную решетку (4). Вода проходит через фильтров загрузку в роторе (2), верхнюю решетку (4) и очищенная от примесей вода переливается в приемный кольцевой карман (6) и выводится из корпуса (1). η = 92-90%

t фильтр -16-24 ч.

При включении электродвигателя (7) вращается ротор (2) с фильтр. загрузкой. В результате частицы пенополиуритана под действием центробежной силы отбрасываются к внутренним стенкам ротора, выжимая из него маслопродукты, которые поступают в карманы (3) и идут на регенерацию.

Физико-химические методы.

Коагуляция – введение коагулянтов (солей аммония, Fе, меди, шлама) для образования хлопьевидных осадков.

Флотация – для вымывания маслопродуктов при обволакивания их пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. Слипание частиц масла и пузырьков флотация: папорная, пневматическая, пенная, химическая, вибрационная, биологическая, электрофлотация. В качестве подаваемого газа используют водород, коагулянт. Слипание частиц и пузырьков газа.

Экстракция – перераспределение примесей в стоке в смеси взаимонерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента). Для очистки от фенола, экстрагентом используют бензол и бутилацетат.

Нейтрализация – для выделения из стоков кислот, щелочей, солей металлов. Это объединение ионов водорода и гидроксильной группы в малекулы воды. В результате сточная вода имеет значение рН – 6,7 (нейтральная среда). Нейтрализаторы щелочи: едким натром, едким кали, известью, доломитом. Мрамором, мелом, содой, магнезитом. Для щелочей: соль, азот.

Сорбция – очистка от растворимых примесей (зола, торор, опилки, шлаки, глина, активированный уголь).

Ионообменная очистка – с помощью смол (гранулы 0,2-2 мм) иониты делают из нерастворимых в воде веществ и на их поверхности помещают катионы и анионы. Они реагируют с ионами того же знака. Катионы Н + , Nа + , анионы ОН -

Гиперфильтрация – обработка осмос, через мембраны. Мало энергии.

Биологическая очистка.

Очистка на полях орошения, биологических прудах, полях фильтрации. И в искусственных методах (аэротенки, биофильтры). После осветления сточных вод образуется осадок, который сбрасывают в железобетонных резервуарах (метатенках), а затем удаляют на иловые площадки для подсушивания и потом используют как удобрение. Сейчас в осадке обнаруживают тяжелые металлы, поэтому нельзя на поля.

Осветлена часть сточных вод очищается в аэротенках – закрытых, там вода обогащается кислородом и смешивается с активным илом (плесень, дрожжи, водные грибы, коловратки) (углеродоокисляющие бактерии, углеродоокисляющие нитгатые бактерии, бактерии – нитрификаторы). Кислород 5 мг/м 2 . БПК. После вторичного отстаивания сточные воды дезинфицируют (хлор_ против бактерий и вирусов.

Схема биологической очистки воды.

По своему химическому составу атмосферный воздух представляет собой смесь газов. Различают постоянные, переменные и случайные составные части воздуха. К постоянным компонентам атмосферного воздуха относятся азот (78,16% по объему), кислород (20,9%), аргон (0,93%), неон и другие инертные газы (0,01%). К переменным составляющим относятся углекислый газ и водяной пар, их содержание в воздухе может изменяться(СО2 изменяется от о,02 до 0,93%, а содержание паров воды может доходить до 2-3%).

Случайные компоненты представлены:

Различными газами, которые могут образоваться в результате жизнедеятельности живых организмов, разложения органических веществ, пожаров, извержения вулканов, производственной деятельности человека;

Парами или капельками жидкостей, которые образуются главным образом при загрязнении воздуха промышленными выбросами;

Твердые примеси, образующиеся при выветривании горных пород, почв, а также в результате производственной деятельности человека. К случайным примесям также относятся микроорганизмы и пыльца растений.

Загрязняющие атмосферу вещества классифицируются по следующим признакам:

По происхождению - на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе и антропогенные, связанные с деятельностью человека.

Естественные природные процессы приводят к постоянному поступлению в атмосферу дисперсных частиц. Например, при извержениях вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество твердых и жидких частиц на высоту до 20 км. Твердые частицы попадают в атмосферу при лесных пожарах, выветривании почвы, особенно при пыльных бурях; каждые сутки в атмосферу Земли попадает до 10 тысяч тонн космической пыли.

В зависимости от источника и механизма образования различают первичные и вторичные загрязнители воздуха. Первые представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух от источников. Вторичные образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами
(О2 , О3, Н 2О) под действием ультрафиолетового излучения. С учетом токсочности и потенциальной опасности, загрязняющие атмосферный воздух вещества разделены на несколько групп.

- основные загрязнители атмосферы - оксид углерода, диоксид серы, оксоды азота, углеводороды, твердые частицы. Оксиды азота образуются при высокотемпературной фиксации азота и кислорода в силовых установках и двигателях внутреннего сгоранияп, при электрических разрядах в атмосфере и присутствуют в отработанных газах автомобилей. Диоксид серы образуется при сгорании топлива с высоким содержанием серы (каменный уголь, нефть). Источниками диоксида серы являются ТЭЦ, предприятия по производству удобрений, серной кислоты, нефтехимических продуктов. Оксид углерода – наиболее опасный и распространенный загрязнитель воздуха, токсичность которого обусловлена реакцией с гемоглобином крови. Образование СО происходит при неполном сгорании различного топлива.

Твердые частицы представляют собой пыль и аэрозоли органической и неорганической природы.

- полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Они отличаются выраженным канцерогенным действием. Основным источником ПАУ являются ТЭЦ, работающие на нефти или каменном угле, предприятия нефтехимической промышленности и автотранспорт.

- следы элементов. Следовые количества химических элементов представлены в атмосфере такими высокотоксичными загрязнителями как мышьяк, бериллий, кадмий, свинец, магний, хром. Они обычно присутствуют в воздухе в виде неорганических солей, адсорбированных на твердых частицах. Около 60 металлов идентифицировано в продуктах сгорания угля. В дымовых газах ТЭЦ обнаружены мышьяк, ртуть, барий, кадмий, кобальт, медь, железо, фтор, свинец, марганец, олово, молибден, никель, селен, олово, цинк, ванадий.

- постоянные газы (диоксид углерода, фторхлорметаны) и пестициды.

Скапливаясь в атмосфере, загряняющие вещества взаимодействуют друг с другом, гидролизуются и окисляются под действием влаги и кислорода воздуха, а также изменяют свой состав под действием радиации. Вследствие этого продолжительность пребывания токсичных примесей в атмосфере связана с их химическими свойствами. Для диоксида серы этот период составляет четыре дня, Н2S- два, NOx- пять, NН3 – семь дней, а СО2 и СН4 в силу своей инертности сохраняются в течение трех лет.

Снижение концентрации загрязняющих веществ в воздухе можно осуществлять разработкой технологических процессов, исключающих или снижающих образование и выделение загрязнений, а также снижением загрязнений воздуха путем воздействия на образовавшуюся пыль и газы.

Первое напавление более рационально, так как, во-первых, значитеньно легче не допустить образование пыли, чем ее устранять, а во-вторых, при этом сокращаются потери сырья. Однако все это требует больших затрат и времени. Поэтому в настоящее время проблему борьбы с пылью на промышленных предприятиях решают по второму направлению.

Процесс обеспыливания воздуха в общем виде включает следующие этапы:

Предотвращение распространения «исходного» пылевого аэрозоля в воздухе рабочей зоны (процесс пылеулавливания) ;

Разрушение пылевого аэрозоля, заключающееся в выделении пыли из воздуха (процесс пылеочистки);

Дальнейшее снижение устойчивости пылевого аэрозоля за счет рассеивания в атмосфере оставшейся в воздухе пыли (процесс рассеивания пыли).

Для улавливания пыли используют различное пылеулавливающее оборудование – аппараты сухой, мокрой, фльтрационной и электрофильтрационной очистки.

Для очистки выбрасов от газообразных примесей применяют методы

абсорбции, хемосорбции, адсорбции, каталитического окисления и термический.

Метод абсорбции заключается в поглащении отдельных компонентов газовой смеси абсарбентом (поглотителем), в качестве которого выступает жидкость. Абсорбент выбирают из условия растворимости в нем газа. Например, для очистки от аммиака и хлористого водорода применяют воду, для улавливания паров воды – серную кислоту, для улавливания ароматических углаводородов – масла.

Метод хемосорбции основан на поглощении паров и газов твердыми или жидкими поглотителями, в результате чего образуются мало летучие и малорастворимые соединения.

Метод адсорбции основан на улавливании вредных газов-примесей поверхностью твердых тел. Например, активированный уголь используют для очистки от органических паров, силикагель – для очистки от паров воды.

Метод каталитического окисления основан на удалении примесей в присутствии катализаторов. Действие катализатора проявляется в промежуточном химическом взаимодействии катализатора с реагирующими веществами, в результате чего образуются промежуточные соединения. В качестве катализаторов применяют металлы и их оксиды, которые, например, применяются для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.

Термический метод основан на очистке газов перед выбрасом путем высокотемпературного дожигания.