Очистка воздуха на промышленных предприятиях. Промышленная очистка воздуха

Для очистки запыленных воздушных потоков перед выбросом их в атмосферу применяют следующие основные способы:

• осаждение под действием сил тяжести;
• осаждение под действием инерционных сил, возникающих при резком изменении направления газового потока;
• осаждение под действием центробежной силы, возникающей при вращательном движении потока газа;
• осаждение под действием электрического поля;
• фильтрация;
• мокрая очистка.

Аппараты сухой очистки от пыли

Пылеосадительные камеры. Простейшим типом газоочистительных аппаратов являются пылеосадительные камеры (рис. 3.1), в которых улавливаемые частицы удаляются из потока под действием сил тяжести. Как известно, время осаждения тем меньше, чем меньше высота отстойной камеры. С целью уменьшения времени осаждения внутри аппарата на расстоянии 400 мм или несколько больше установлены горизонтальные или наклонные перегородки, которые делят весь объем камеры на систему параллельных каналов относительно небольшой высоты.

Рис. 3.1.

/ - запыленный газ; II - очищенный газ; 7 - камера; 2 - перегородка

Пылеосадительные камеры имеют сравнительно большие габариты и используются для удаления наиболее крупных частиц при предварительной очистке газа.

Инерционные пылеуловители (рис. 3.2). Поток запыленного воздуха со скоростью 10-15 м/с вводится в аппарат, внутри которого установлены лопатки жалюзи), разделяющие его рабочий объем на две

Рис. 3.2.

/ - очищаемый газ; II - очищенный газ; III - запыленный газ; 1 - корпус; 2 -

лопатки (жалюзи)

камеры: камеру запыленного газа и камеру очищенного газа. При входе в каналы между лопатками газ резко меняет свое направление и одновременно уменьшается его скорость. По инерции частицы движутся вдоль оси аппарата и, ударяясь о жалюзи, отбрасываются в сторону, а очищенный газ проходит сквозь жалюзийную решетку и выводится из аппарата.

Остальная часть газа (около 10%), содержащая основную массу пыли, выводится через другой штуцер и обычно подвергается дополнительной очистке в циклонах. Аппараты этого типа более компактны, чем пылеосадительные камеры, однако также пригодны только для грубой очистки.

(рис. 3.3). В циклон запыленный воздух вводится со скоростью 15-25 м/с тангенциально и получает вращательное движение. Частицы пыли под действием центробежной силы перемещаются к периферии и, достигнув стенки, направляются в бункер. Газ, совершив 1,5-3 оборота в циклоне, поворачивает вверх и выводится через центральную выхлопную трубу.

В циклоне центробежная сила зависит от скорости вращения газа, которую в первом приближении можно принять равной скорости газа во входном патрубке w.

Однако с постоянной линейной скоростью газ движется в циклоне лишь в течение первого оборота, а затем профиль скоростей перестраивается и газ приобретает постоянную угловую скорость со. Поскольку линейная и угловая скорости связаны соотношением w = со г, на периферии газ имеет большую линейную скорость.

Рис. 3.3.

/ - запыленный газ; II - очищенный газ; III - уловленные частицы; 1 - корпус;

2 - выхлопная труба; 3 - успокоитель; 4 - бункер; 5 - затвор

Степень очистки в циклоне сначала быстро возрастает с увеличением скорости, а затем мало изменяется. Сопротивление же при этом увеличивается пропорционально квадрату скорости. Чрезмерно большая скорость движения газа в циклоне приводит к повышению гидравлического сопротивления, уменьшению степени очистки вследствие вихреобразования и выноса уловленных частиц в поток очищенного газа.

Рукавные фильтры. Рассмотренные выше способы очистки не позволяют эффективно улавливать мелкие частицы (диаметром менее 20 мкм). Так, если КПД циклона при улавливании частиц диаметром 20 мкм составляет 90%, то частицы диаметром 10 мкм улавливаются только на 65%. Для очистки потоков от мелких частиц применяют рукавные фильтры (рис. 3.4), которые эффективно улавливают мелкие частицы и обеспечивают содержание пыли в очищенном газе менее 5 мг/м 3 .

Фильтр представляет собой группу параллельно соединенных цилиндрических тканевых рукавов диаметром 150-200 мм и длиной до 3 м, размещенных в корпусе аппарата. Для сохранения формы рукава имеют вшитые в них проволочные кольца. Верхние концы рукавов закрыты и подвешены к раме, соединенной со встряхивающим механизмом, установленным на крышке фильтра. Нижние концы рукавов закреплены замками на патрубках распределительной

Рис. 3.4.

• 7 - корпус; 2 - рукава; 3 - рама для подвески рукавов; 4 - встряхивающий механизм; 5 - коллектор очищенного газа; 6,7 - клапаны; 8 - бункер; 9 - разгрузочный шнек
• (трубной) решетки. В верхней части аппарата находятся коллектор очищенного газа и клапаны для вывода очищенного газа 6 и для подачи продувочного воздуха 7. Запыленный воздух поступает в аппарат и распределяется по отдельным рукавам.

Частицы пыли оседают на внутренней поверхности рукавов, а очищенный газ выходит из аппарата. Поверхность фильтра очищается встряхиванием рукавов и обратной продувкой.

На время продувки встряхивавающего механизма происходит автоматическое отключение рукавов от коллектора очищенного газа (клапан 6 закрывается) и открывается клапан 7, через который в аппарат подается для продувки наружный воздух. Бункер 8 для сбора пыли снабжен шнеком для выгрузки пыли и шлюзовым затвором.

Фильтрация происходит при постоянной скорости до получения определенной величины перепада давления, равной 0,015- 0,030 МПа. Скорость фильтрации зависит от плотности ткани и составляет обычно 50-200 м 3 /(м 2 ч).

При очистке потоков, имеющих повышенную температуру (выше 100 °С), используют стеклоткань, углеродную ткань и др. При наличии химически агрессивных примесей применяют стеклоткань и различные синтетические материалы.

Недостатками рукавных фильтров для обработки больших объемов газов являются трудоемкость ухода за тканью рукавов и сравнительно большая металлоемкость. Большим достоинством этих фильтров является высокая степень очистки от тонкодисперсной пыли (до 98-99%). Очень часто для предварительной очистки от грубодисперсной пыли перед рукавным фильтром устанавливают циклон в качестве первой ступени очистки.

Электрофильтры используют для очистки запыленных потоков от наиболее мелких частиц (пыли, туманов) диаметром до 0,01 мкм. Поскольку частицы пыли обычно нейтральны, им необходимо сообщить заряд. При этом мелким частицам можно сообщить большой электрический заряд и создать благоприятные условия для их осаждения, не достижимые в поле силы тяжести или центробежной силы.

Для сообщения взвешенным в газе частицам электрического заряда газ предварительно ионизируют. С этой целью поток пропускают между двумя электродами, создающими неоднородное электрическое поле. Размеры электродов должны существенно различаться, чтобы создать значительную разность напряженностей поля. Обычно для этого один электрод выполняется в виде тонкой проволоки диаметром 1-3 мм, а второй - в виде соосного цилиндра диаметром 250-300 мм или в виде плоских параллельных пластин.

Вследствие значительной разности площадей электродов вблизи электрода малой площади возникает местный пробой газа (корона), приводящий к его ионизации. Коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом источника напряжения. Для воздуха критическое напряжение, при котором образуется корона, составляет около 30 кВ. Рабочее напряжение в 1,5-2,5 раза больше критического и обычно находится в пределах 40-75 кВ.

Электрофильтры работают на постоянном токе, поэтому установка для электроочистки запыленных потоков включает кроме электрофильтров подстанцию для преобразования электрического тока.

Электрофильтры с осадительными электродами из труб называются трубчатыми, а с плоскими электродами - пластинчатыми. Электроды могут быть сплошными или из металлической сетки.

Скорость движения газа в электрофильтре обычно принимают равной 0,75-1,5 м/с для трубчатых фильтров и 0,5-1,0 м/с - для пластинчатых. При таких скоростях можно достичь степени очистки, близкой к 100%. Гидравлическое сопротивление электрофильтров составляет 50-200 Па, т.е. меньше, чем циклонов и тканевых фильтров.

На рис. 3.5 представлена схема трубчатого электрофильтра. В трубчатом электрофильтре в камере 1 расположены осадительные электроды 2 высотой h = 3-6 м, выполненные из труб диаметром 150-300 мм. По осям труб натянуты коронирующие электроды 3 (диаметром 1-3 мм), которые закреплены между рамами 4 (во избежание их раскачивания). Рама 4 соединена с опорно-проходным изолятором 5. Запыленный газ входит в аппарат через распределительную решетку 6 и равномерно распределяется по трубам. Под действием электрического поля частицы пыли осаждаются на электродах 2 и периодически удаляются из аппарата.

Рис. 3.5.

7 - корпус; 2 - осадительный электрод; 3 - коронирующий электрод; 4 - рама; 5 - изолятор; 6 - распределительные решетки; 7 - заземление

В пластинчатом электрофильтре коронирующие электроды натянуты между параллельными поверхностями осадительных электродов, расстояние между которыми составляет 250-350 мм.

В большинстве случаев при удалении пыли с осадительных электродов применяют специальные встряхивающие механизмы (обычно ударного действия). С целью повышения производительности электрофильтра запыленный газ иногда увлажняют, так как при толстом слое пыли на электроде напряжение падает, что приводит к снижению производительности аппарата. Для нормальной работы электрофильтров необходимо следить за чистотой как осадительных, так и коронирующих электродов, ибо пыль, попавшая на корониру- ющий электрод, действует как изолятор и препятствует образованию коронного разряда.

Электрофильтры можно применять для различных рабочих условий (горячий газ, влажный газ, газ с химически активными примесями и т.п.), что делает этот вид газоочистного оборудования весьма эффективным при санитарной очистке.

На практике нашли применение и ультразвуковые газоочистительные установки, в которых для увеличения пылеулавливания используется укрупнение (коагуляция) частиц посредством воздействия на поток упругих акустических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты. Эти колебания вызывают вибрацию частиц пыли, в результате чего растет число их столкновений и происходит коагуляция (слипание частиц при соприкосновении друг с другом), значительно облегчающая осаждение.

Процесс коагуляции происходит при уровне акустических колебаний не менее 145-150 дБ и частоте 2-50 кГц. Скорость пылегазового потока w при этом не должна превышать величины w , опреде- „ „ „ К Р _

ляемои силами сцепления в данной неоднородной системе. При

w > w агрегаты скоагулированных частиц разрушаются. Существуют также пределы концентраций дисперсной фазы С, при которой целесообразно вести коагуляцию в звуковом поле: при С 0,2 г/м 3 коагуляция не наблюдается; тогда как при С > 230 г/м 3 коагуляция ухудшается вследствие затухания акустических колебаний и больших потерь звуковой энергии.

Акустическая коагуляция находит промышленное применение для предварительной очистки горячих газовых потоков и при обработке газов в условиях повышенной опасности (в горнодобывающей промышленности, металлургической, газовой, химической и др.). Запыленность производственных газовых потоков, поступающих на очистку, может составлять от 0,5 до 20 г/м 3 (при дисперсности 0,5-4 мкм с преобладанием более мелкой фракции), температура газа - от 50 до 350 °С, скорость газа - 0,4-3,5 м/с, время пребывания газа в звуковом поле - от 3 до 20 с. Эффективность пылеулавливания зависит от расхода газа и времени озвучивания и достигает 96%.

На рис. 3.6 показана схема установки ультразвуковых (УЗ) сирен в аппаратах для коагуляции аэрозолей.

Рис. 3.6. Схема акустических пылеуловителей для коагуляции аэрозолей: а, б - различное расположение УЗ-сирены в аппарате

Важным элементом вентиляционных установок являются пылеочистные устройства. Очистку производят, если приточный и вытяжной воздух содержит пыль в количествах, превышающих допустимые по нормам.

Очистка может быть: тонкой, средней и грубой.

Тонкая очистка применяется в приточных системах для задержания мелких фракций пыли,(10 мк и ниже), а также при рециркуляции, когда очищенный от пыли воздух выпускается вновь в рабочее помещение или частично подмешивается к приточному в целях экономии тепла.

При средней очистке происходит улавливание частиц пыли размером 10-100 мк. Средней очисткой снабжаются обеспыливающие установки вытяжной вентиляции.

Целью грубой очистки является удаление из вытяжного воздуха главным образом пылинок размером больше 100 мк. Применяется она в тех случаях, когда транспортируемая воздухом пыль состоит в основном из крупных частиц (опилки, лузга и т. п.).

Иногда находит применение двухступенчатая очистка вытяжного и особенно рециркуляционного воздуха от пыли: на первой ступени; улавливается крупная пыль, на второй - мелкая.

Эффективность очистки воздуха от пыли характеризуется в основном весовыми (гравиметрическими) показателями и выражается в процентах по формуле:

где d1 - концентрация пыли в воздухе до очистки в миллиграммах на 1 м 3 ;
d2 - концентрация пыли после очистки.

Так, например, при начальной запыленности d1 = 100 мг/м 3 и конечной d2=10 мг/м 3 весовая эффективность пылезадержания составит:

Выбор того или иного пылеочистного устройства определяется дисперсностью, физико-химическими свойствами пыли, необходимой степенью очистки и технико-экономическими соображениями. Существенными являются соображения о возможности утилизации задерживаемой пыли.

Для тонкой очистки находят применение масляные и бумажные фильтры, собираемые в установки из отдельных ячеек.

Ячейка масляного фильтра представляет собой плоскую металлическую коробку с днищами из сетки. Заполнена коробка стальными кольцами. Ячейки смачиваются жидким маслом специального сорта, не имеющим запаха, с неизменяющейся вязкостью в широком диапазоне температур. Воздух, проходя в фильтре извилистый путь, оставляет пыль на поверхности заполнителя, покрытой масляной пленкой. Периодически загрязненные ячейки промывают горячим раствором соды, сушат и вновь промасливают. В качестве заполнителя ячеек применяют, кроме металлических, и фарфоровые кольца, металлические и пластмассовые гофрированные сетки, минеральное волокно и т. п.

При большом количестве воздуха для очистки его от пыли используют самоочищающиеся масляные фильтры, представляющие собой сетчатую ленту, непрерывно движущуюся в вертикальном направлении. При проходе ленты через масляную ванну, установленную внизу фильтра, она освобождается от задержанной пыли и на ней возобновляется слой масла.

Бумажные фильтры применяют при высокой дисперсности и малых начальных концентрациях пыли. Пористую бумагу (шелковка, алигнин) укладывают в 8-10 слоев на гофрированную сетку, прикрепленную к металлической рамке. Загрязненные пылью бумажные слои заменяют свежими. Находят применение рулонные бумажные фильтры.

Если возникает необходимость в очень тонкой очистке воздуха (например, от радиоактивной пыли), используются специальные фильтрующие материалы ФПП и ФПА, практически обеспечивающие полное пылеулавливание в так называемых фильтрах ЛАИК.

Грубую и среднюю, а в некоторых случаях и тонкую очистку воздуха от пыли, применяемую в установках вытяжной вентиляции, можно производить различными мокрыми и сухими способами.

Пыль образуется/скапливается практически везде и всегда - и с этой печальной истиной каждый из нас сталкивался в быту. На производстве же всё обстоит ещё хуже, поскольку любая перевалка твёрдого сырья либо готового продукта (не говоря уже о механической обработке) сопряжена с образованием того или иного количества пыли. Эта пыль может различаться по размеру и фракционному составу частиц, плотности и т.д., но главное - по степени её потенциальной опасности.

Отнюдь не все представляют, что если речь идёт о мелкодисперсной пыли от любых горючих материалов (частицы муки, сахарная пудра, древесная пыль и т.п.), то при превышении определённой объёмной концентрации взвеси такой пыли в воздухе она превращается в готовый боеприпас объёмного взрыва, только и ожидающий своего детонатора. Курсы по ТБ сохранили для нас массу поучительных историй про вызванные пылью взрывы в пекарнях, мукомольных заводах, деревообрабатывающих производствах и т.д. - любознательный читатель сможет найти массу подобных документальных историй в Сети.

Как борются с пылью на производствах

Существует множество типов различного рода пылеулавливающих аппаратов, к наиболее распространённым из которых относятся:

• циклоны - устройства для средней/грубой очистки воздуха от неслипающейся и неволокнистой пыли за счёт центробежной сепарации во вращающемся потоке воздуха;
• ротоклоны (ротационные пылеуловители) - разновидность центробежных вентиляторов, служащая для очистки воздуха от крупнодисперсной пыли, за счёт сил инерции;
• механические фильтры - устройства, использующие сетчатые и пористые материалы с различных характеристическим размером ячеек/отверстий для отделения частиц пыли от проходящего сквозного потока воздуха (в ассортименте фильтры для систем промышленной аспирации можно посмотреть тут - http://ovigo.ru/ochistka-vozduxa-ot-pyili/);
• скрубберы - устройства, использующие для очистки воздуха его промывку распылённой жидкостью;
• электрофильтры - устройства, построенные в основном вокруг использования т.н. "коронного разряда" в газах и используемые для осаждения особо мелкой пыли путём придания ей электрического заряда;
• ультразвуковые фильтры - устройства тонкой очистки, использующие ультразвуковое воздействие высокой интенсивности для коагуляция взвеси особо мелких частиц.

Разумеется, список выше не является исчерпывающим - и заинтересованному читателю следует обратиться к спецлитературе для получения более подробной информации.

Специфика пылеулавливающих аппаратов

Важно понимать, что практически любая пыль является сложной, полидисперсной системой, макроскопические свойства которой могут очень существенно изменяться из-за внешних факторов. Так, изменение влажности воздуха может как усилить пылеобразование, так и поспособствовать агломерации частиц, а простое изменение скорости несущего их потока может повлиять на величину накапливаемого объёмного трибоэлектрического заряда. Было бы большой ошибкой считать, что пылеулавливающие аппараты для одних типов пыли/условий можно легко использовать при других обстоятельствах с той же эффективностью. На практике же подавляющее большинство пылеулавливающих аппаратов и аспирационных установок сначала проходит стадию инженерно-математических расчётов и моделирования, таким образом оптимизируясь под конкретного потребителя и специфику его производственных условий. Отсюда следует, что при заказе таких аппаратов необходимо общаться с инженерно-техническим персоналом потенциального поставщика, рассказывая о стоящей задаче в совокупности имеющихся условий. Например, в случае планируемого роста производственной деятельности систему изначально следует проектировать модульно, т.е. с возможностями посекционного наращивания производительности установки. Разумеется, что наиболее оптимальные методы пылеулавливания и эффективные виды установок потребителю смогут подсказать только профессионалы - однако для этого их обязательно нужно своевременно снабдить точной технической информацией.

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.

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.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание : схемы приводятся в тексте

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое атмосфера?

2. Что такое смог? Чем отличается Лос-Анжелевский от Лондонского типа смога?

3. Какие методы очистки атмосферного воздуха Вы знаете?

4. Как классифицируются загрязнения атмосферного воздуха?

5. Как классифицируются источники загрязнения воздуха?

6. Какие основные пути предотвращения загрязнения атмосферы представлены в лекции?

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007

2. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2006

3. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л., Сердюк Н.И. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (ОТ). – М.: Высшая школа, 2002. – 317 с.

ЛЕКЦИЯ 5. Очистка и повторное использование технической воды и промыш­ленных стоков.

Цель:

Изучить современные методы очистки сточных вод

Задачи:

- Изучить жидкую оболочку Земли

Знать экологические проблемы, связанные с нехваткой пресной воды и загрязнением поверхностных вод.

Уметь различать способы очистки сточных вод.

Характеристика водной оболочки Земли. Свойства воды.

Источники и уровни загрязнения гидросферы.

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

Сточные воды и их классификация.

Методы водоочистки.

мод. «УВП-1200А» и мод. «УВП-2000А».

предназначены для удаления и очистки воздуха от абразивной, металлической и т.п. пыли, мелкой стружки, образующейся при работе заточных, шлифовальных и отрезных станков, может использоваться при работе по камню и стеклу. Установки осуществляют двухступенчатую очистку воздуха (через сухой циклон и блок рукавных фильтров). После очистки, воздух поступает обратно в помещение. Отходы накапливаются в металлическом коробе (внизу установки). Установки для очистки воздуха от абразивной пыли мод. " " и мод. " " имеют ручную систему регенерации фильтров (встряхивание). Конструкция у становок для очистки воздуха от абразивной пыли мод. " " и мод. " " обеспечивает оперативность при подготовке к работе без организации специального места, имеет колёса и может легко перемещаться.

Отличительные особенности:
- в холодное время года тёплый воздух остаётся в помещении;
- не требует специально оборудованного места;
- оперативность при подготовке к работе;
- простота в обслуживании.

Т Е Х Н И Ч Е С К А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А УВП-1200А, УВП-2000А

Производительность по воздуху, м 3 /ч
Создаваемое разряжение, Па
Среднемедианный размер улавливаемых частиц, мкм
Емкость пылесборника, м 3
Количество входных патрубков, шт.
Диаметр воздуховодов, мм
Наибольшее расстояние от станков, м
Степень очистки воздуха, %
Уровень шума, дБа
Мощность электродвигателя вентилятора, кВт
Габариты, мм
Масса, кг

ФИЛЬТРОЦИКЛОН ФКЦ

Предназначен для очистки воздуха от крупно-, средне- и мелко дисперсной пыли, образующейся в следующих технологических процессах: шлифование, обработка резанием, точением, обработка литейных форм, пескоструйная и дробеструйная обработка, пересыпка пылящих материалов и т.д. Небольшие габариты в сочетании с высокой производительностью позволяют создавать на базе локальные системы пылеочистки в непосредственной близости от источников пыления.
Применение современных фильтровальных материалов позволяет производить эффективную очистку загрязненного воздуха и осуществлять возврат очищенного воздуха обратно в рабочую зону.