Способи та методи очищення атмосферного повітря. Ефективні методи очищення атмосферного повітря

Міністерство освіти та науки

Федеральне державне бюджетне освітня установаВ ПО

СДТУ ІМ. Гагаріна Ю.А.

Енгельський технологічний інститут (філія)

Кафедра «Екології та охорони навколишнього середовища»

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: Техніка захисту навколишнього середовища

Устаткування для очищення повітря

Виконала: Долбня І.В.

ст. групи ООС-51

Перевірила: професор

Ольшанська Л.М.

Енгельс - 2013

ВСТУП

Захист атмосфери

1 Основні забруднювачі атмосферного повітря та наслідки його забруднення

1.2 Засоби захисту атмосфери

2. Методи та обладнання для очищення атмосфери

2.1 Сухі пиловловлювачі (циклони)

2 Мокрі пиловловлювачі (скрубери)

3 Фільтри

2.4 Абсорбційні методи

5 Адсорбційні методи

6 Каталітичний метод

2.7 Термічний метод

3. Розрахунок обладнання для очищення атмосферного повітря

1 Вихідні дані

2 Розрахунок циклону ЦН-24

3 Розрахунок бункера

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

В даний час гостро стоїть проблема забруднення атмосфери різними шкідливими та токсичними домішками. Це пов'язано насамперед з високими темпами розвитку промисловості, а також з величезними масштабами поширення автомобільного транспорту. У різних галузях виробництва відбувається забруднення атмосфери, гідросфери та літосфери. Атмосферне повітря щодня піддається викидам шкідливих газів та домішок, які змішуються та вступають у хімічні реакції з газами, що входять у постійний склад атмосфери (N 2, O 2, суміш шляхетних газів). Внаслідок цього постійний склад повітря може стати змінним (CO 2і водяна пара) або випадковим, склад якого залежить від місцевих умов. Такі зміни атмосфери можуть призвести до утворення кислотних опадів, які утворюються в результаті взаємодії SO 2, NO x , CO, CO 2та інших оксидів з її компонентами. Кислотні опади, у свою чергу, згубно впливають на ґрунт, водоймища, рослинність та живі організми. Вони призводять до підкислення водойм та грунту, внаслідок цього змінюється pH середовища, що сприяє погіршенню умов життя рослин, тварин та мікроорганізмів, що може призвести до їх загибелі. Крім цього кислотні опади руйнують конструкцію будівель та споруд, а також пам'ятки природи та архітектури. У чистому виглядідіоксид сірки, оксиди азоту та вуглецю дуже шкідливі та токсичні. Крім цих забруднень у результаті активної діяльностіпромислових підприємств в атмосферу виділяється безліч інших шкідливих речовин, серед яких токсичні органічні речовини, аерозолі та пилу різного хімічного складу.

Тому поряд з розвитком промисловості необхідно розробляти та вдосконалювати методи захисту та очищення атмосфери від чужорідних речовин. Потрібно мінімізувати кількість викидів шкідливих газів. Крім цього в процесах очищення повітря можна рекуперувати багато домішок і вдруге їх використовувати у виробництві.

Метою даної є аналіз та вивчення наукової літератури з питань методів і засобів очищення атмосферного повітря, а також розрахунок параметрів циклону ЦН-24.

1. ЗАХИСТ АТМОСФЕРИ

Атмосфера - газова оболонканебесного тіла, що утримується у нього гравітацією. Оскільки немає різкої кордону між атмосферою і міжпланетним простором, зазвичай атмосферою прийнято вважати область навколо небесного тіла, у якій газове середовище обертається разом із як єдине ціле. Глибина атмосфери деяких планет, які здебільшого складаються з газів (газові планети), може бути дуже великою.

Атмосфера Землі містить кисень, що використовується більшістю живих організмів для дихання, та діоксид вуглецю, що споживається рослинами, водоростями та ціанобактеріями в процесі фотосинтезу. Атмосфера є захисним шаром планети, захищаючи її мешканців від сонячного ультрафіолетового випромінювання.

.1 Основні забруднювачі атмосферного повітря та наслідки його забруднення

Основними забруднювачами атмосферного повітря, що утворюються як у процесі господарської діяльності, так і в результаті природних процесів, є діоксид сірки SO 2, діоксид вуглецю CO 2, оксиди азоту NO x тверді частинки - аерозолі. Їх частка становить 98% у загальному обсязівикидів шкідливих речовин Крім цих основних забруднювачів, в атмосфері спостерігається ще понад 70 найменувань шкідливих речовин: формальдегід, фенол, бензол, сполуки свинцю та інших важких металів, аміак, сірковуглець та ін.

До найважливіших екологічних наслідків глобального забрудненняатмосфери відносяться:

· можливе потепління клімату (парниковий ефект);

· порушення озонового шару;

· випадання кислотних дощів;

· погіршення здоров'я людей.

Парниковий ефект - підвищення температури нижніх шарів атмосфери Землі проти ефективної температурою, тобто. температурою теплового випромінювання планети, що спостерігається з космосу.

У грудні 1997 р. на зустрічі в Кіото (Японія), присвяченій глобальній зміні клімату, делегатами з більш ніж 160 країн було прийнято конвенцію, яка зобов'язує розвинуті країни скоротити викиди парникових газів. Кіотський протокол зобов'язує 38 індустріально розвинених країнскоротити до 2008-2012 р.р. викиди СО 2на 5% від рівня 1990:

· Європейський Союз має скоротити викиди СО 2та інших тепличних газів на 8%,

В·США - на 7%,

В·Японія - на 6%.

У березні 2001 р. США, на частку яких припадає 36,1% світових викидів, оголосили про своє рішення не брати участь у Кіотському протоколі. Канада також вийшла зі списку країн-учасниць. Афганістан<#"justify">Протокол передбачає систему квот на викиди тепличних газів. Суть його полягає в тому, що кожна з країн (поки що це стосується лише тридцяти восьми країн, які взяли на себе зобов'язання скоротити викиди), отримує дозвіл на викид певної кількості тепличних газів. При цьому передбачається, що якісь країни чи компанії перевищать квоту викидів. У таких випадках ці країни або компанії зможуть купити право на додаткові викиди у тих країн або компаній, викиди яких менші від виділеної квоти. Таким чином, передбачається, що головна мета – скорочення викидів тепличних газів у наступні 15 років на 5% буде виконано.

Як інші причини, що викликають потепління клімату, вчені називають мінливість сонячної активності, зміна магнітного поляЗемлі та атмосферного електричного поля.

.2 Засоби захисту атмосфери

Для захисту атмосфери від негативного антропогенного впливувикористовуються такі основні заходи.

Екологізація технологічних процесів:

1 створення замкнутих технологічних циклів, маловідходних технологій, що унеможливлюють попадання в атмосферу шкідливих речовин;

2 зменшення забруднення від теплових установок: централізоване теплопостачання, попереднє очищення палива від сполук сірки, використання альтернативних джерел енергії, перехід на паливо підвищеної якості (з вугілля на природний газ);

3 зменшення забруднення від автотранспорту: використання електротранспорту, очищення вихлопних газів, використання каталітичних нейтралізаторів для допалювання палива, розробка водневого транспорту, переведення транспортних потоків за місто.

Очищає технологічні газові викиди від шкідливих домішок.

Розсіювання газових викидів у атмосфері. Розсіювання здійснюється за допомогою високих димових труб (заввишки понад 300 м). Це тимчасовий, вимушений захід, який здійснюється через те, що існуючі очисні споруди не забезпечують повного очищення викидів від шкідливих речовин.

Влаштування санітарно-захисних зон, архітектурно-планувальні рішення.

Санітарно-захисна зона (СЗЗ) – це смуга, що відокремлює джерела промислового забруднення від житлових чи громадських будівель для захисту населення від впливу шкідливих факторів виробництва. Ширина СЗЗ встановлюється залежно від класу виробництва, ступеня шкідливості та кількості виділених в атмосферу речовин (50-1000 м).

Архітектурно-планувальні рішення - правильне взаємне розміщення джерел викидів та населених місць з урахуванням напрямку вітрів, спорудження автомобільних доріг в обхід населених пунктів та ін.

Обладнання для очищення викидів:

· пристрої для очищення газових викидів від аерозолів (пилу, золи, сажі);

· пристрої для очищення викидів від газо- та пароподібних домішок (NO, NO 2, SO 2, SO 3та ін.)

2. МЕТОДИ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ АТМОСФЕРИ

.1 Сухі пиловловлювачі (циклони)

Сухі пиловловлювачі призначені для грубого механічного очищення від великого та важкого пилу. Принцип роботи - осідання частинок під впливом відцентрової сили та сили тяжіння. Широкого поширення набули циклони різних видівКабіна: одиночні, групові, батарейні.

На схемі (рис. 1) зображено спрощену конструкцію одиночного циклону. Пилогазовий потік вводиться в циклон через вхідний патрубок 2, закручується і здійснює обертально-поступальний рух уздовж корпусу 1. Частинки пилу відкидаються під дією відцентрових сил до стінки корпусу, а потім під дію сили тяжіння збираються в бункер пилу 4, звідки періодично . Газ, звільнившись від пилу, розгортається на 180 º і виходить із циклону через трубу 3 .

Мал. 1. Циклон

.2 Мокрі пиловловлювачі (скрубери)

Мокрі пиловловлювачі характеризуються високою ефективністю очищення від дрібнодисперсного пилу розміром до 2 мкм. Працюють за принципом осадження частинок пилу поверхню крапель під впливом сил інерції чи броунівського руху.

На схемі (рис. 2.) зображено скрубер. Запилений газовий потік патрубка 1 направляється на дзеркало рідини 2, на якому осаджуються найбільші частинки пилу. Потім газ піднімається назустріч потоку крапель рідини, що подається через форсунки, де відбувається очищення від дрібних частинок пилу.

Мал. 2. Скруббер

.3 Фільтри

Призначені для тонкої очистки газів за рахунок осадження частинок пилу (до 0,05 мкм) на поверхні пористих перегородок, що фільтрують. За типом завантаження, що фільтрує, розрізняють тканинні фільтри (тканина, повсть, губчаста гума) і зернисті. Вибір фільтруючого матеріалу визначається вимогами до очищення та умовами роботи: ступінь очищення, температура, агресивність газів, вологість, кількість та розмір пилу тощо. На схемі (рис. 3) представлено пристрій фільтра.

Мал. 3. Фільтр

Електрофільтри - ефективний спосібочищення від завислих частинок пилу (0,01 мкм), від масляного туману. Принцип дії ґрунтується на іонізації та осадженні частинок в електричному полі. У поверхні коронувального електрода відбувається іонізація пилогазового потоку. Отримуючи негативний заряд, частинки пилу рухаються до осаджувального електрода, що має знак, протилежний заряду коронуючого електрода. У міру накопичення на електродах частинки пилу падають під дією сили тяжіння у збірник пилу або видаляються струшуванням.

У процесах очищення атмосферного повітря також використовуються двозонні електрофільтри (рис. 4). Відмінна особливість таких фільтрів полягає у наявності двох роздільних електричних полів, в одному з яких відбувається зарядка зважених частинок, а в іншому їхнє осадження. У Росії найбільшого поширення набув двозонний електрофільтр типу «Ріон», що застосовується в основному для очищення вентиляційного повітря з температурою до 40 ° С при початковій запиленості не більше 10 мг/м ³. Повітря, що очищається, перш за все проходить через іонізатор, призначений для зарядки частинок пилу в полі коронного розряду, що виникає між електродами позитивної і негативної полярності. Іонізатор виконаний з таким розрахунком, щоб при швидкості близько 2 м/с вловлюваний пил встиг зарядитися, але не встиг осісти. Зважаючи на малий діаметр коронуючих електродів і незначного міжелектродного проміжку іонізатор працює при напрузі 14 кВ, достатньому для отримання напруженості поля, що забезпечує виникнення коронного розряду. Частини пилу, що зарядилися, потоком повітря виносяться в осадник, що являє собою систему пластин. Чергування заземлених (негативно заряджених) пластин та пластин, приєднаних до позитивного полюса випрямляча, створює рівномірне електричне поле осадження. Заряджені частинки пилу осідають у полі осадника на пластинах протилежної полярності. Невелика відстань між пластинами (6-7 мм) дозволяє при невеликій напрузі між пластинами (7 кВ) отримувати напруженість поля 8-10 кВ/см, тобто приблизно вдвічі вище, ніж в однозонних електрофільтрах, що достатньо для осадження найдрібніших частинок (Субмікронного розміру). Висока напруженість поля та мала відстань між пластинами зумовлюють високу швидкість осадження пилу. Для уловлювання 85-95% пилу достатньо перебування в осаді протягом 0,2-0,4с. Електрофільтри типу «Ріон» призначені для наступних витрат повітря, що очищається - 20000 м ³/ год (Ріон-2,7); 10000 м ³/ год (Ріон-1,4); 4000 м ³/ год (Ріон-0,55) та 1000 м ³/ год (Ріон-0,17). Ступінь очищення у всіх типах електрофільтрів 85-95%.

Мал. 4. Принципова схема двозонного електрофільтра: а - іонізатор; б – осадник. 1,2 - позитивні та негативні електроди іонізатора; 3,4 - позитивні та негативні електродиосаджувача

Живлення електрофільтрів здійснюється випрямленим струмом високої напруги (60-80 кВ), Для перетворення змінного струму звичайної частоти (50 Гц) та низької напруги (380 В) використовують електричні агрегати порівняно невеликої потужності (20-150 кВт). Кожен електроагрегат складається з підвищильного трансформатора, випрямляча, регулятора напруги та пульта управління.

2.4 Абсорбційні методи

Суть абсорбції полягає в поглинанні компонентів, що видаляються рідиною. Залежно від особливостей взаємодії поглинача і компонента, що витягується з газової суміші, абсорбційні методи поділяються на методи фізичної абсорбції та хімічної (хемосорбція), що супроводжується хімічною реакцією в рідкій фазі. Для фізичної абсорбції застосовують поглиначі - воду, органічні розчинники, які не вступають у реакцію з газом, що видобувається. При хемосорбційному очищенні компоненти, що виділяються з газів, вступають у хімічні реакції з хемосорбентами, в якості яких використовують розчини мінеральних і органічних речовин, суспензії та органічні рідини. Абсорбційні методи використовують для очищення газів від СО, N x O y , SO 2, H 2S, HCl, CO 2 .

Залежно від способу створення поверхні зіткнення фаз розрізняють поверхневі, барботажні та абсорбційні апарати, що розпилюють.

У першій групі апаратів поверхнею контакту між фазами є дзеркало рідини або поверхня плівки рідини. Сюди ж відносять насадкові абсорбенти, в яких рідина стікає поверхнею, завантаженою в них насадки з тіл різної форми.

У другій групі абсорбентів поверхня контакту збільшується завдяки розподілу потоків газу рідина у вигляді бульбашок і струменів. Барботаж здійснюють шляхом пропускання газу через заповнений рідиною апарат або апаратах колонного типу з тарілками різної форми.

У третій групі поверхня контакту створюється шляхом розпилення рідини у масі газу. Поверхня контакту та ефективність процесу загалом визначається дисперсністю розпорошеної рідини.

Найбільшого поширення набули насадкові (поверхневі) та барботажні тарілчасті абсорбери. Для ефективного застосування водних абсорбційних середовищ компонент, що видаляється, повинен добре розчинятися в абсорбційному середовищі і часто хімічно взаємодіяти з водою, як, наприклад, при очищенні газів від HCl, HF, NH 3, NO 2. Спільними вадами абсорбційних методівє утворення рідких стоків та громіздкість апаратурного оформлення.

Серед поверхневих абсорберів привертають увагу і набувають широкого застосування плівкові абсорбери. Конструктивною особливістю плівкових контактних пристроїв з фіксованою поверхнею контакту фаз є канали круглого, прямокутного, трикутного та інших перерізів, по внутрішній поверхні яких рухається тонка плівка рідина, взаємодіючи з газовим потоком. Взаємодія фаз на контактному щаблі може бути прямоточним, так і протиточним. Зазвичай використовують принцип прямоточної взаємодії фаз на кожному щаблі із забезпеченням протитечії в апараті загалом.

З метою інтенсифікації процесу абсорбції та покращення сепарації фаз у каналах круглого перерізу встановлюють завихрювачі (закручувачі). Додаткове обертальний рух, що повідомляється двофазному потоку, збільшує ефективність масопереносу в 1,5-2 рази і дозволяє використовувати відцентрову силу, що виникає, для поділу фаз після виходу з контактної зони. У контактній зоні рідина під дією цієї сили утворює на внутрішній поверхні каналу гвинтоподібну плівку, що рухається вгору. Це стало стимулом використання закрученого руху на зоні контакту розробки високошвидкісних абсорбційних апаратів (рис. 5.) .

Мал. 5. Високошвидкісний абсорбер з прямоточною взаємодією газу та рідини у висхідному закрученому потоці

атмосферний забруднення пиловловлювач фільтр

Кожна сходинка складається з паралельно працюючих трубчастих елементів АЕ з багатолопатевими гвинтовими осьовими завихрювачами CD. Газовий потік, що піднімається по апарату, входить в контактну зону BE і захоплює рідину, що випливає з розпилювача В. Газовий потік, що несе крапельки рідини, проходить зону розпилення ВС і надходить в осьовий завихрювач CD. Наявність перед завихрювачем зони розпилення з розвиненою міжфазною поверхнею підвищує ефективність масообміну. Після завихрювача закручений потік проходить плівкову зону DE, з якої рідина через сепараційний зазор ЕА викидається на стінку патрубка сепараційного і стікає вниз, а газовий потік піднімається на наступний ступінь. Рідина міжелементного простору, радіальних переточних труб і центральної переточної труби надходить в розпилювач нижчерозташованого ступеня. Масообмін між газом і рідиною відбувається в трьох зонах: розпилення, закручування та плівкової.

Найбільш представницька за конструктивним оформленням група барботажних абсорберів (рис. 6.). В результаті взаємодії фаз (рідина є суцільною фазою, а газ - дисперсною) на тарілках утворюється газорідинний шар, що складається з відносно чистої рідини та спіненої рідини. Повна висота шару на тарілці та її складові залежить від конструктивного оформлення тарілки, від співвідношення матеріальних потоків і фізико-хімічних властивостей системи.

Серед барботажних контактних пристроїв особливе місце займають ситчасті та ковпачкові тарілки, які знайшли широке застосування у промисловості. Однією з нових конструкцій барботажних абсорберів є колона з ситчастими тарілками та пакетом звивистих пластин, розташованих між тарілками. Пакет звивистих пластин сприяє створенню додаткової зони масообміну, уловлюванню бризок рідини, що виходять у процесі барботажу на ситчастій тарілці, і поверненню їх у шар рідини на ту ж тарілку. Переливний пристрій забезпечує перетікання рідини з тарілки на тарілку по висоті колони. Перетікання може здійснюватися за відсутності або наявності приймальної кишені в переливному пристрої. Переливні пристрої без приймальної кишені дозволяють збільшити робочу площу тарілки і, отже, підвищити продуктивність колони. У тих випадках, коли діапазон роботи переливного пристрою лімітує роботу тарілки в цілому, доцільно встановлювати регулюючі переливні пристрої, наприклад з кільцевими щілинами, що по черзі вступають у роботу, або з поворотними заслінками, що регулюють прохідний переріз переливного пристрою. Провальні тарілки не мають переливних пристроїв, що дозволяє більш повно використовувати площу тарілок та значно спрощує їх у конструктивному відношенні. Газ і рідина рухаються протитечією. Один із недоліків таких тарілок – порівняно вузький діапазон роботи щодо навантажень по газу.

Інтенсифікація процесу абсорбції в апаратах з провальними тарілками останнім часом проводиться шляхом створення тарілок з упорядкованим перетіканням рідини і постійним вільним перерізом, з укрупненою перфорацією і з саморегульованим вільним перерізом тарілок.

Мал. 6. Абсорбер із ситчастими тарілками: 1-тарілка; 2 - переливний пристрій; 3 – сепараційна зона

2.5 Адсорбційні методи

Адсорбційні методи очищення газів засновані на поглинанні газоподібних та пароподібних домішок твердими тілами з розвиненою поверхнею – адсорбентами. Поглинаються молекули газу утримуються на поверхні твердого тіла силами Ван-дер-Ваальса (фізична адсорбція) або хімічними силами(Хемосорбція).

Процес адсорбції здійснюється на кілька стадій: перенесення молекул газу до зовнішньої поверхні твердого тіла; проникнення молекул газу в пори твердого тіла; власне адсорбція. Найповільніша стадія лімітує процес загалом.

Адсорбція рекомендується для очищення газів із невисокою концентрацією шкідливих компонентів. Адсорбовані речовини видаляються з адсорбентів десорбцією інертним газом чи парою. У деяких випадках проводять термічну регенерацію. Процес здійснюється в адсорберах з нерухомим, рухомим і псевдозрідженим шаром сорбенту, в установках періодичного та безперервної дії.

Як адсорбенти використовують матеріали з високорозвиненою внутрішньою поверхнею. Адсорбенти може бути як природного, і синтетичного походження. До основних типів промислових адсорбентів відносяться активовані вугілля, силікагелі (SiO 2?nН 2О), алюмогелі (активний оксид алюмінію А1 2Про 3?nН 2О), цеоліти та іоніти.

Можна виділити такі основні способи здійснення процесів адсорбційного очищення:

) Після адсорбції проводять десорбцію і витягують уловлені компоненти для повторного використання.

) Після адсорбції домішки не утилізують, а піддають термічного або каталітичного допалювання. Цей різновидадсорбційної очистки економічно виправдана при низьких концентраціях забруднюючих речовин та (або) багатокомпонентних забруднювачів.

) Після очищення адсорбент не регенерують, а піддають, наприклад, поховання або спалювання разом із міцно хемосорбованим забруднювачем. Цей спосіб придатний під час використання дешевих адсорбентів.

Для проведення процесів адсорбції розроблено різноманітну апаратуру. Найбільш поширені адсорбери з нерухомим шаром гранульованого або стільникового адсорбенту (рис. 7). Безперервність процесів адсорбції та регенерації адсорбенту забезпечується застосуванням апаратів з киплячим шаром.

Адсорбційні методи є одним із найпоширеніших у промисловості способів очищення газів. Їх застосування дозволяє повернути виробництво ряд цінних сполук. При концентраціях домішок у газах понад 2-5 мг/м ³, очищення виявляється навіть рентабельним. Основний недолік адсорбційного методу полягає у великій енергоємності стадій десорбції та подальшого поділу, що значно ускладнює його застосування для багатокомпонентних сумішей.

Мал. 7. Адсорбер полочного багатосекційного типу з нерухомими шарами адсорбенту: 1 – корпус апарату; 2 - шар адсорбенту

.6 Каталітичний метод

Цим методом перетворюють токсичні компоненти промислових викидівречовини нешкідливі або менш шкідливі для навколишнього середовища шляхом введення в систему додаткових речовин, званих каталізаторами. Каталітичні методи засновані на взаємодії речовин, що видаляються з одним з компонентів, присутніх в газі, що очищається, або зі спеціально додається в суміш речовиною на твердих каталізаторах. Дія каталізаторів проявляється у проміжному (поверхневому) хімічному взаємодії каталізатора з реагуючими сполуками, у результаті якого утворюються проміжні речовини та регенерований каталізатор.

Методи підбору каталізаторів відрізняються великою різноманітністю, але вони базуються в основному на емпіричних або напівемпіричних способах. Про активність каталізаторів судять за кількістю продукту, одержуваного з одиниці об'єму каталізатора, або швидкості каталітичних процесів, при яких забезпечується необхідний ступінь перетворення.

У більшості випадків каталізаторами можуть бути метали або їх сполуки (платина та метали платинового ряду, оксиди міді та марганцю тощо). Для здійснення каталітичного процесу необхідні незначні кількості каталізатора, розташованого таким чином, щоб забезпечити максимальну поверхню контакту з газовим потоком. Каталізатори зазвичай виконуються у вигляді куль, кілець або дроту, звитого в спіраль. Каталізатор може складатися з суміші неблагородних металів з добавкою платини та паладію (соті частки % до маси каталізатора), нанесених у вигляді активної плівки на ніхромовий дріт, звитий у спіраль.

Об'єм каталізаторної маси визначається виходячи з максимальної швидкості знешкодження газу, яка в свою чергу залежить від природи та концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах, температури і тиску каталітичного процесу та активності каталізатора. Допустима швидкість знешкодження знаходиться в межах 2000-60000 об'ємів газу на об'єм каталітичної маси на годину. На каталізаторах, розроблених у Дзержинській філії НДІОЗАЗу, при швидкості знешкодження 30000-60000 обсягів знешкоджуваного газу на об'єм каталізаторної маси в годину і температурі 350-420°С практично повністю окислюються домішки етилену, пропілену, бутану, бутана, , пропілового, аллилового та ін), ацетону, етилацетону, бензолу, толуолу, ксилолу, оксиду вуглецю та ін.

Істотний вплив на швидкість та ефективність каталітичного процесу надає температура газу. Для кожної реакції, що протікає в потоці газу, характерна так звана мінімальна температура початку реакції, нижче за яку каталізатор не проявляє активності. Температура початку реакції залежить від природи і концентрації шкідливостей, що вловлюються, швидкості потоку і типу каталізатора. З підвищенням температури ефективність каталітичного процесу зростає. Наприклад, метан починає окислюватися на поверхні каталізатора, що складається з 60% діоксиду марганцю і 40% оксиду міді, тільки при температурі 320°С, а 97% реагування спостерігається при t=450°С. Слід, проте, пам'ятати, що кожного каталізатора існує граничний температурний рівень. Підвищення цього рівня призводить до зниження активності, а потім руйнування каталізатора.

Для підтримки необхідної температури газу іноді до нього підмішують (особливо в пусковий період) продукти згоряння від допоміжного пальника, що працює на висококалорійному паливі. На рис. 8 представлений каталітичний реактор, призначений для окислення толуолу, що міститься в газоповітряних викидах цехів фарбування. Повітря, що містить домішки толуолу, підігрівається в міжтрубному просторі теплообмінника - рекуператора 1, звідки по перехідних каналах він надходить у підігрівач 4. е. до рівня, що забезпечує оптимальну швидкість окислення толуолу на поверхні каталізатора. Процес хімічного перетворення відбувається на поверхні каталізатора 3, розміщеного в контактному пристрої 2. Як каталізатор застосована природна марганцева руда (піромзит) у вигляді гранул розміром 2-5 мм, промотованих азотнокислим паладієм. В результаті окислення толуолу утворюються нетоксичні продукти: оксид вуглецю та водяні пари. Суміш повітря та продуктів реакції при температурі 350-450°С направляється в рекуператор 1, де віддає тепло газоповітряному потоку, що йде на очищення, і через вихідний патрубок виводиться в атмосферу. Ефективність очищення такого реактора становить 95-98% при витраті допоміжного палива (природного газу) 3,5-4,0 м 3на 1000 м 3повітря, що очищається. Гідравлічний опір реактора при номінальному навантаженні (800-900 м 3/год) не перевищує 150-180 Па. Швидкість процесу знаходиться в межах від 8000 до 10000 об'ємів на об'єм каталізаторної маси за 1 год.

Мал. 8. Каталітичний реактор

.7 Термічний метод

Досить великий розвиток у практиці нейтралізації шкідливих домішок, які у вентиляційних та інших викидах, має високотемпературне допалювання (термічна нейтралізація). Для здійснення допалювання (реакцій окислення) необхідна підтримка високих температур газу, що очищається, і наявність достатньої кількості кисню. Вибір схеми допалювання залежить від температури та кількості викидів, а також від вмісту в них шкідливих домішок, кисню та інших компонентів. Якщо викидні гази мають високу температуру, процес допалювання відбувається у камері з підмішуванням свіжого повітря. Так, наприклад, відбувається допалювання оксиду вуглецю в газах, що видаляються системою вентиляції від електродугових плавильних печей, допалювання продуктів неповного згоряння (СО та С x Н y ) автомобільного двигунабезпосередньо на виході з циліндрів в умовах добавки надлишкового повітря.

Якщо температура викидів недостатня для протікання окислювальних процесів, то в потоці газів, що відходять, спалюють природний або який-небудь інший висококалорійний газ. Одним із найпростіших пристроїв, що використовуються для вогневого знешкодження технологічних та вентиляційних викидів, є пальник, призначений для спалювання природного газу (рис. 9). Викиди, що знешкоджуються, в цьому випадку подаються в канал 1, де вони омивають пальник 2. З колектора 3 газ, що служить паливом, надходить у сопла, при закінченні з яких інжектується первинне повітря з навколишнього середовища. Горіння суміші газу з первинним повітрям здійснюється у V-подібній порожнині колектора. Процес догоряння відбувається на виході з порожнини, де хвостова частина факела контактує з викидами, що знешкоджуються, при їх закінченні з кільцевої щілини між корпусом пальника і колектора .

Мал. 9. Установка для вогневого знешкодження технологічних та вентиляційних викидів

3. РОЗРАХУНОК ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОЧИЩЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ

.1 Вихідні дані

Тип циклону: ЦН-24 г =65000 м 3/год - кількість газу, що очищається при робочих умовах;

µг=25?10-6 Па?с - динамічна в'язкість газу при робочій температурі; m=30 мкм - медіальний діаметр, при якому маса всіх частинок пилу менше або більше dm становить 50%;

Ч=0,35 – стандартне відхилення величини;

Ч=2400кг/м3 – щільність частинок;

Г=0,68 кг/м3 - щільність газу за робочих умов;вх=70?103 кг/м3 - запиленість газу;

Необхідна ефективність очищення газу.

.2 Розрахунок циклону ЦН-24

Конструкцію циклону розраховуємо шляхом послідовних наближень у порядку.

Вибравши тип циклону за таблицею 4.3. визначаємо оптимальну швидкість газу в апараті?опт, м/с

Опт(ЦН-24) = 4,5 м/с

Визначаємо необхідну площу перерізу циклону (м2):

F = (65000/3600)/4,5 = 4,01 (м2)

Визначаємо діаметр циклону, задаючись числом циклонів N=1 (м):

(м)

Діаметр циклону заокруглюємо до 2400 мм = 2,4 м.

Обчислюємо дійсну швидкість газу в циклоні:

?= V г/0,785 ND 2,

? = 18,06/0,785?1?(2,4)2= 3,99 (м/с)

Швидкість газу циклоні не відхиляється більш ніж 15% від оптимальної швидкості.

665 > 3,99 > 3,315

Визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору циклону або групи циклонів:

?ц = До 1До 2? ? сп ц500+К 3,

де ? сп ц500 - Коефіцієнт гідравлічного опору одиночного циклону діаметром 500 мм (табл. 4.4.), ?сп ц500 =80; До 1- поправочний коефіцієнт, що залежить від діаметра циклону (табл. 4.5.), 1=1; До 2- поправочний коефіцієнт, що враховує запиленість газу (табл. 4.6.), 2=0,905; До 3- коефіцієнт, що враховує додаткові втрати тиску, пов'язані з компонуванням циклонів у групу (для одиночних циклонів К3 =0).

Ц = 1?0,905?80 = 72,4

Визначаємо втрати тиску в циклоні (в Па):

P = ?ц ?? ?2/2,

P = 72,4? (0,68? (3,99) 2 /2) = 391,9 (Па)

Визначаємо діаметр частинок, що уловлюються на 50%:

де індекс "т" означає стандартні умови роботи циклону.

8,5 мкм;

0,6 м;

1930 кг/м 3;

22,2 ? 10-6Пас;

3,5 м/с

(мкм)

Визначаємо параметр х за формулою:

х = lg(d m /d 50)/lg 2??+lg2 ?год ,

lg? ? = 0,308;

lg? год = 0,35

x = lg(30/15,2)/lg0,308+lg0,35 = 1,43

Визначаємо функцію розподілу Ф(х) (табл. 4.7.) та повний коефіцієнт очищення газу за формулою (у %):

Р =50?,

Ф(х) = 0,9234,

?р = 50? = 96,17%

Показник ЦН-24ЦН-24 розрах., мм Діаметр циклону Внутрішній діаметр вихлопної труби d пиловипускного отвору d 1Ширина вхідного патрубка в циклоні (внутрішній розмір) b на вході (внутрішній розмір) b 1 Довжина вхідного патрубка l Діаметр середньої довжини циклону D ср Висота установки фланця h фл Кут нахилу кришки та вхідного патрубка циклону ?,град Висота вхідного патрубка а вихлопної труби h т циліндричної частини Н ц конічної частини Н до зовнішньої частини вихлопної труби h в Загальна висота циклону Н 0,59 0,3-0,4 0,2 0,26 0,6 0,8 0,1 24 1,11 2,11 2,11 1,75 0,4 4,26 2400 1420 720-960 480 620 1400 1900 240 24 2660 5060 5060 4200 960 10220

3.3 Розрахунок бункера

Діаметр бункера:

Dб = 1,5D,

D б = 1,5?2400 = 3600 мм

Висота циліндричної частини бункера:

8D = 0,8?2400 = 1920 мм

ВИСНОВОК

З великим зростанням промисловості відбувається значний вплив на довкілля. Негативним факторамз боку підприємств та автомобільного транспорту піддається атмосферне повітря, вода у великих обсягах, а також величезні території ґрунтів. Атмосфера відчуває на собі навантаження від шкідливих, токсичних речовин, що надходять до неї, як неорганічного, так і органічного походження. Багато газоподібних викидів здатні утворювати кислотні опади, вступаючи у взаємодію з компонентами повітря. Це призводить до закислення ґрунтів та водойм, внаслідок чого може статися загибель живих організмів. Крім цього кислотні опади згубно впливають на конструкції будівель, природних і культурних пам'яток. Перебуваючи в повітрі деякі гази викликають утворення парникового ефекту, що, у свою чергу, веде до зміни клімату на планеті. До того ж, ці шкідливі компоненти призводять до погіршення здоров'я людей. Не менш небезпечними забруднювачами атмосфери є аерозолі та пилу. Вони також змінюють склад повітря та згубно впливають на життєдіяльність та здоров'я людей.

У зв'язку з цим було розроблено безліч методів та засобів захисту атмосфери від шкідливих впливів. Обладнання відрізняється за призначенням, принципом дії, конструктивним особливостям, а також ефективності очищення. При виборі відповідної техніки необхідно спочатку встановити тип і склад шкідливих компонентів, після чого треба приділити велику увагу ефективності очищення апарату, що вибирається.

Для механічної очистки від пилових викидів призначені циклони. Принцип їх дії заснований на відцентровій силі та силі тяжіння. При проходженні через апарат потік газу, що очищається, закручується, а пилові частинки під дією відповідних сил випадають у вигляді осаду в бункер. Ефективність очищення у такого обладнання становить 50-90% і навіть вище, причому її величина залежить від конструкції циклону і діаметра частинок, що осаджуються. Розрахунок параметрів циклону ЦН-24 показав, що очищає атмосферне повітря від пилових забруднень на 96,17%. Це дає підставу використовувати його як очисне обладнання для захисту атмосфери від пилу.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Edu.severodvinsk, ru. (2013). Edu.severodvinsk. Web

Банніков, А.Г. Основи екології та охорона навколишнього середовища / А.Г. Банніков. - 3-тє вид. – М.: Колос, 1996. – 486 с.

Вєтошкін, А.Г. Процеси та апарати захисту атмосфери від газових викидів / О.Г. Вєтошкін. - Пенза: Видавництво Пензенського технологічного інституту, 2003. – 154 с.

4. Rudocs.exdat, com. (2000-2012). Rudocs.exdat. Web

5. Air-cleaning, ru. (2013). Air-cleaning. Web

Аверкін, А.Г. Апарати для фізико-хімічної очистки повітря. Абсорбери: Навч. посібник у 2-х частинах Ч.1. / А.Г. Аверкін. – Пенза: ПДАБА, 2000. – 240 с.

7. Ogazah, ru. (2013). Огаза. Web

8. Аверкін, А.Г. Апарати для фізико-хімічної очистки повітря. Адсорбери: Навч. посібник у 2-х частинах Ч.2. / А.Г. Аверкін. - Пенза: ПДАБА, 1999. - 240 с.

Зіганшин, М.Г. Проектування апаратів пилогазоочищення/М.Г. Зіганшин, А.А. Колесник, В.М. Посохін. - М: Екопрес - 3М, 1998. - 505с.

Касаткін, А.Г. Основні процеси та апарати хімічної технології. - М: Хімія, 1993. - 753 с.

Охорона довкілля/під ред. С.В. Бєлова. - М: вища школа, 2007. – 616 с.

12. Ecologylib, ru. (2001-2013). Ecologylib. Web

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

План

Вступ

1. Методи очищення атмосфери

2. Біоремедіація атмосфери

Висновок

Список літератури

Вступ

Проблема очищення повітря в зоні життя людини від різноманітних забруднень, що вносяться промисловістю, від аерозолів та бактерій є однією з найактуальніших проблем. Трактати з питання все частіше і частіше

ляються як крик про катастрофу, що насувається. Це питання придбало особливе значенняпісля винаходу атомних та водневих бомб, Бо атмосферне повітря стало все більше насичуватися осколками ядерного розпаду. Ці уламки у формі високодисперсних завислих речовин під час вибуху піднімаються в атмосферу на велику висоту, потім протягом короткого часу розтікаються по всьому атмосферному океану і поступово падають на поверхню землі у вигляді тонкого радіоактивного пилу, або несуть опадами - дощем і снігом. І є загрозою людині у будь-якій точці поверхні нашої планети.

1. Методи очищення атмосфери

Усі методи очищення поділяються на регенеративні та деструктивні. Перші дозволяють повертати у виробництво компоненти викидів, другі трансформують ці компоненти менш шкідливі.

Методи очищення газових викидів можна розділити за типом оброблюваного компонента (очищення від аерозолів – від пилу та туману, очищення від кислих та нейтральних газів тощо).

· Електричні методи очищення.

При цьому способі очищення газовий потік направляється в електрофільтр, де проходить в просторі між двома електродами - коронуючим та осаджуючим. Частинки пилу заряджаються, рухаються до осадового електрода, розряджаються на ньому. Таким способом можна очищати пилу з питомим опором від 100 до 100 млн. Ом*м. Пили з меншим питомим опором відразу ж розряджаються і відлітають, а з більшим - утворюють щільний ізолюючий шар на осаді електроді, різко зменшуючи ступінь очищення. Методом електричної очистки можна видаляти не тільки пилу, а й тумани. Очищення електрофільтрів здійснюється шляхом змивання пилу водою, вібрацією або за допомогою ударно-молоткового механізму.

· Різні мокрі методи.

Використання пінних апаратів, скруберів.

Для очищення від газів застосовують такі методи:

· Адсорбція.

Тобто поглинання твердим речовиною газового (у разі) компонента. Як адсорбенти (поглиначі) застосовують активне вугілля різних марок, цеоліти, силікагель та інші речовини. Адсорбція – надійний спосіб, що дозволяє досягати високих ступенів очищення; крім того, це регенеративний метод, тобто уловлений цінний компонент можна повернути назад у виробництво. Застосовується періодична та безперервна адсорбція. У першому випадку після досягнення повної адсорбційної ємності адсорбенту газовий потік направляють в інший адсорбер, а адсорбент регенерують - для цього використовується віддування гострою парою або гарячим газом. Потім цінний компонент можна отримати з конденсату (якщо для регенерації використовувалася гостра пара); для цієї мети використовується ректифікація, екстракція або відстоювання (останнє можливе у разі взаємної нерозчинності води та цінного компонента). При безперервній адсорбції шар адсорбенту постійно переміщається: частина працює на поглинання, частина – регенерується. Це, звичайно, сприяє стирання адсорбенту. У разі достатньої вартості регенерованого компонента використання адсорбції може бути вигідним. Наприклад, нещодавно (навесні 2001 року) проведений для одного з кабельних заводів розрахунок ділянки рекуперації ксилолу показав, що термін окупності становитиме менше року. При цьому 600 т ксилолу, які щороку потрапляли в атмосферу, буде повернено у виробництво.

· Абсорбція.

Тобто поглинання газів рідиною. Цей метод заснований або на процесі розчинення газових компонентів у рідині (фізична адсорбція), або на розчиненні разом з хімічною реакцією – хімічна адсорбція (наприклад, поглинання кислого газу розчином лужною реакцією). Цей метод є регенеративним, з отриманого розчину можна виділити цінний компонент (при використанні хімічної адсорбції це не завжди можливо). У будь-якому випадку вода очищається і хоча б частково повертається до системи оборотного водопостачання.

· Термічні методи

Є деструктивними. При достатньої теплотворної здатності викидного газу його можна спалити безпосередньо (всі бачили смолоскипи, на яких горить попутний газ), можна застосувати каталітичне окислення, або (при малій теплотворній здатності газу) використовувати його як дутьовий газ у печах. Отримані в результаті термічного розкладаннякомпоненти повинні бути менш небезпечними для навколишнього середовища, ніж вихідний компонент (наприклад, органічні сполуки можна окислити до Вуглекислий газі води – якщо немає інших елементів, крім кисню, вуглецю та водню). Цей метод дозволяє досягти високого ступеня очищення, але може коштувати дорого, особливо якщо використовується додаткове паливо.

· Різні хімічні методи очищення.

Як правило, пов'язані з використанням каталізаторів. Таким, наприклад, є каталітичне відновлення оксидів азоту з вихлопних газів автотранспорту (загалом механізм цієї реакції описується схемою:

CnHm + NOx + CO----->CO2 + H2O +N2,

де як каталізатор kt використовується платина, паладій, рутеній або інші речовини). Методи можуть вимагати застосування реагентів та дорогих каталізаторів.

· Біологічне очищення.

Для розкладання забруднюючих речовин використовуються спеціально підібрані культури мікроорганізмів. Метод відрізняється низькими витратами (реагентів використовується мало і вони дешеві, головне - мікроорганізми живі і розмножуються самі, використовуючи забруднення як їжу), досить високим ступенем очищення, але в нашій країні, на відміну від Заходу, широкого поширення, на жаль, поки не набув .

· Аероіони -дрібні рідкі чи тверді частинки, заряджені позитивно чи негативно. Особливо сприятлива дія негативних (легких аероіонів). Їх слушно називають вітамінами повітря.

Механізм впливу негативних аероіонів на зважені в повітрі частинки полягає в наступному. Негативні аероіони повітря заряджають (або перезаряджають) пил та мікрофлору, що знаходяться в повітрі, до певного потенціалу, пропорційно їх радіусу. Заряджені пилові частинки або мікроорганізми починають рухатися вздовж силових ліній електричного поля у напрямку протилежно (позитивно) до зарядженого полюса, тобто. до землі, до стін та стелі. Якщо висловити в довжинах сили гравітації і електричні сили, що діють на тонкодисперсний пил, то легко можна побачити, що електричні силиперевищують сили гравітації у тисячі разів. Це дає можливість за бажанням суворо спрямовувати рух хмари тонкодисперсного пилу і очищати, таким чином повітря в даному місці. За відсутності електричного поля і дифузному русі негативних аероіонів між кожним аероіоном, що рухається, і позитивно зарядженою землею (підлогою) виникають силові лінії, вздовж яких рухається даний аероіон разом з частинкою пилу або бактерією. Осілі на поверхні підлоги, стелі та стінок мікроорганізми можуть періодично видалятися.

Під забрудненням атмосферного повітря слід розуміти будь-яку зміну його складу та властивостей, що негативно впливає на здоров'я людини і тварин, стан рослин та екосистем.

Забруднення атмосфери може бути природним (природним) та антропогенним).

Природне забруднення повітря спричинене природними процесами. До них відносяться вулканічна діяльність, вивітрювання гірських порід, вітрова ерозія, масове цвітіння рослин, дим від лісових пожеж та ін.

Антропогенне забрудненняпов'язані з викидом різних забруднюючих речовин, у процесі діяльності. За своїми масштабами воно значно перевершує природне забруднення атмосферного повітря.

за агрегатного станувикиди шкідливих речовин у атмосферу класифікуються на:

1) газоподібні (ліоксид сірки, оксид азоту, оксид вуглецю, вуглеводні та ін);

2) рідкі кислоти, луги, розчини солей та ін;

3) тверді (канцерогенні речовини, свинець та його сполуки, органічний та неорганічний пил, сажа, смолисті речовини та інші).

Головні забруднювачі (поллютанти) атмосферного повітря, що утворюються в процесі виробничої та іншої діяльності людини - діоксид сірки (SO 2), оксид азоту (NO х), оксид вуглецю (СО) та тверді частки. На їхню частку припадає близько 98% у загальному обсязі викидів шкідливих речовин. Крім головних забруднювачів, в атмосфері міст і селищ спостерігається ще понад 70 найменувань шкідливих речовин, серед яких – формальдегід, фтористий водень, сполуки свинцю, аміак, фенол, бензол, сірковуглець та ін. Однак саме концентрації головних забруднювачів (діоксид сірки та ін.) часто перевищують допустимі рівні у багатьох містах Росії.

Сумарний світовий викид у повітря чотирьох основних забруднювачів (полютантів) атмосфери становив 1990 р. – 401 млн. т, а Росії у 1991 р. – 26,2 млн.т. Крім зазначених головних забруднювачів в атмосферу потрапляє багато інших дуже небезпечних токсичних речовин: свинець, ртуть, кадмій та інші важкі метали(джерела викиду: автомобілі, плавильні заводи та ін.); вуглеводні (С х Н х), серед них найбільш небезпечний бенз(а)пірен, що володіє канцерогенною дією (вихлопні гази, топка котлів та ін.), альдегіди, і в першу чергу формальдегід, сірководень, токсичні леткі розчинники (бензини, спирти, ефіри) та ін.

Найбільш небезпечне забрудненняатмосфери – радіоактивне. В даний час воно обумовлено в основному глобально розподіленими довготривалими радіоактивними ізотопами– продуктами випробування ядерної зброї, що проводилися в атмосфері та під землею. Приземний шар атмосфери забруднюють також викиди в атмосферу радіоактивних речовин з діючих АЕС у процесі їхньої нормальної експлуатації та інші джерела.

Захист атмосфери.

1. Пилоуловлювач (сухий).

Потрібно, щоб бункер герметичний, інакше пил видмухується. Ефективність 80-95%, часток розміром d год > 10 мкм. А також циклони, пилоосаджувальні камери.

Схема роботи циклону:

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

Сухі пиловловлювачі (циклони, пилоосаджувальні камери) призначені для грубого механічного очищення викидів від великого та важкого пилу. Принцип роботи – осідання частинок під впливом відцентрових сил і тяжкості. Пилогазовий потік вводиться в циклон через патрубок, далі він здійснює обертально-поступальний рух уздовж корпусу; частинки пилу відкидаються до стінок циклону і потім падають униз у збірник пилу (бункер), звідки періодично видаляються. Для підвищення ефективності роботи застосовують групові (батарейні) циклони.

Скруббер Вентурі.

η = 99% d> 2 мкм.

Працює за принципом осадження частинок пилу на поверхню крапель під дією сил інерції та броунівського руху. Незамінний при очищенні від пилу вибухонебезпечних та горючих газів.

Мал. Скруббер Вентурі

1. Зрошуюча форсунка

2. Труба Вентурі

3. Капеловловлювач

Фільтри.

Фільтроелемент може бути зернистим шаром(нерухомий), з гнучкими перегородками(тканини, повсть, губчаста гума, пінополіуритан), з напівтвердими перегородками(В'язані сітки, стружка), з жорсткими перегородками(пориста кераміка, пористі метали). Ручкові фільтри очищають повітря від пилу розміром d год > 10 мкм, ступінь очищення 97-99%. d до< 0,05 мкм.

Схема фільтра

2. фільтроелемент

3. шар частинок домішок

4. Мокрі пиловловлювачі (барботажно-пінні).

Висока ефективність очищення частинок d год ≥ 0,3 мкм. Газ рухається через грати, проходить шар води та піни – вони чутливі до нерівномірності подачі газу, грати схильні до засмічення. Ефективність очищення 0,95-0,96%, а також скубери, турбулентні, газопромивачі.

Мал. Барботажно-пінний пиловловлювач

2. Шар піни

3. Переливні грати

Туманоуловлювачі.

Осадження крапель на поверхні пор з наступним стіканням рідини по волокнах нижню частинутуманоуловлювача. Ефективність очистки 0,999 частинок 3 мкм.

Мал. Схема фільтруючого елемента низькошвидкісного туманоуловлювача

2. Кріпильний фланець

3. Циліндри із сітки

4. Волокнистий фільтроелемент

5. Нижній фланець

6. Трубка гідрозатвору

Метод абсорбації.

Очищення газів від газів і пар заснований на поглинанні останніх рідиною. Вирішальним умовою застосування методу – розчинність парів і газів в абсорбенті (рідини). Так для видалення аміаку, хлору та фтороводню застосовують воду, використовують луги, воду, аміак, залізний купорос. h = 85%.

Хемосорбери – поглинають гази та пари рідкими та твердими поглиначами з утворенням малорозчинних або малолетких сполук. Очищення ефективне від оксиду азоту та парів кислот. Ефективність від оксиду азоту від 0,17-0,86, від кислот – 0,95.

Метод адсорбації.

Адсорбенти – поглиначі, тверді тіла, компоненти, що поглинають, з газової суміші. Активоване вугілля, активоване глинозем, активований оксид алюмінію, синтетичні цеоліти. Ефективний проти розчинників (парів), ацетону, вуглеводнів. Застосовується в респіраторах та протигазах. (97-99%).

Термічна нейтралізація.

Згоряння газів із утворенням менш токсичних речовин. Для цього використовують нейтралізатори: пряме спалювання, термічне окиснення, каталітичне допалювання.Окислення або спалювання доходить до двоокису вуглецю та води (при температурі окислення 950-1300 ° С, каталітичне спалювання 250-450 ° С). Ефективність – 99,9%.

Мал. Схема установки для термічного окиснення

2. Вхідний патрубок

3. Теплообмінник

4. Пальник

6. Вихідний патрубок

Електрофільтри.

Найбільш досконалий спосіб очищення газів від завислих частинок пилу розміром 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 із найдосконаліших методів очищення від частинок пилу та туману. Він заснований на ударній іонізації газу, передачі заряду іонів частинкам домішок і осадження останніх на електродах.

Ефективність очищення коливається від 0,95 до 0,99. Залежить від Wе - швидкості руху частинок в електричному полі і F уд - Питома поверхня осадових електродів.

Найкраще очищення – комбіновані методи. Наприклад, очищення газів у циклонах – струбери Вентурі – електрофільтри.

На підприємствах повсюдно використовують різні методи очищення відхідних газів від аерозолів (пилу, золи, сажі) і токсичних газо- і пароподібних домішок (NO, NO 2 , SO 2 , SO 3 та ін), однак, сточки зору майбутнього, апарати пилегазоочищення по вищезазначеним причин немає перспектив.

Для очищення викидів від аерозолів в даний час застосовують різні типипристроїв залежно від ступеня запиленості повітря, розмірів твердих частинок та необхідного рівня очищення.

Забруднення гідросфери.

Встановлено, що 400 видів речовин можуть спричинити забруднення вод. Розрізняють хімічні, біологічні та фізичнізабруднювачі (Бертокс, 1980)

Хімічні забруднювачінафту, СПАВ, пестициди, важкі метали, діоксини.

Біологічні –віруси, бактерії.

Фізичні –радіоактивні речовини, тепло.

До основних джерел забруднень відносять:

1. скидання у водоймища неочищених стічних вод;

2. змив отрутохімікатів зливами;

3. газодимові викиди;

4. витікання нафти та нафтопродуктів.

Нафтова, НПЗ- скидають нафтопродукти, СПАР, феноли, амонійні солі, сульфіди.

ЦБК, лісова промисловість- сульфати, лігніни, азот, органічні речовини.

Машинобудування, металургія- Тяжкі метали, фториди, амонійний азот, феноли, смоли, ціаніди.

Легка, текстильна, харчова промисловість- СПАВ, органічні барвники, нафтопродукти.

Екологічними наслідкамизабруднення прісноводних екосистем призводять до евтрофікації водойм. "Цвітіння" води - розмноження синьо-зелених водоростей, втрата генофонду, погіршення саморегуляції. Забруднення водойм – це зниження біосферних функцій та екологічного значеннявнаслідок надходження до них шкідливих речовин.

Захист гідросфери.

1. Механічна очистка- Проціджування, відстоювання, фільтрування (до 90%) - пісок, глина, окалина. Застосовуються грати, пісковловлювачі, піщані фільтри, відстійники, жировловлювачі. Речовини, що плавають лежить на поверхні стічних вод (нафта, смоли, олії, жири, полімери та інших.), затримують нафто- маслоловушками та іншого виду уловлювачами чи випалюють.

Відстійники можуть бути горизонтальними, радіальними, комбінованими.

Гідроциклон(Комбінований).

Мал. Схема комбінованого гідроциклону

1. Вхідний трубопровід

2. Камера для очищеної стічної води

3. Приймальна камера

4. Трубопровід з регульованим прохідним перерізом

5. Трубопровід відведення маслопродуктів

6. Трубопровід відведення води для подальшого очищення

7. Шламозбірник

Стічна вода з маслопродуктами рухається нагору. Щільність домішок менша і вони концентруються в ядрі закрученого потоку і надходять в камеру (3), через трубопровід (5) маслопродукти виводяться з гідроциклону. Стічна вода очищена від твердих частинок і олії, що накопичується в камері (2) звідки через трубопровід (6) виводиться для подальшого очищення. Повітря з ядра закрученого потоку йде трубу (4).

Застосовують від дрібнодисперсних твердих домішок – зернисті фільтри, сепаратори. Ефективність очищення 0,97-0,99 (пінополіуритану).

Зернистий фільтр.

Стічна вода трубою (4) надходить у корпус (1) через фільтрів шар (3) з мармурової крихти. Очищена стічна вода виводиться із фільтра через трубу (8). Тверді частинки у фільтрованому матеріалі. Перепад тиску у фільтрі збільшується та досягнення граничного значення перекривається вхідний трубопровід (4). По трубі (9) подається статистичне повітря. Він витісняє з фільтрованого шару воду та частинки у жолоб (6) і виводяться через трубу (7). Краще, якщо фільтр – пінополіуритан. η = 97-99%.

Мал. Схема зернистого фільтра

1. Корпус фільтра

2. Пориста перегородка 3. Фільтрувальне завантаження

3. Вхідний трубопровід стічної води

4. Пориста перегородка 6. Жолоб

5. Трубопровід виведення твердих частинок

6. Трубопровід відведення очищеної води

7. Трубопровід подачі стисненого повітря.

Сепараторний фільтр

.

Мал. Схема фільтра-сепаратора

2. Ротор з фільтрувальним завантаженням

3. Кишені для відведення маслопродуктів

4. Нижні та верхні опорні решітки

5. Трубопровід подачі стічної води

6. Приймальна кільцева кишеня для виведення очищеної води

7. Електродвигун

Стічної води в трубі (5) подають на опорну решітку (4). Вода проходить через фільтрів завантаження в роторі (2), верхню решітку (4) та очищена від домішок вода переливається у приймальну кільцеву кишеню (6) і виводиться з корпусу (1). η = 92-90%

t фільтр -16-24 год.

При включенні електродвигуна (7) обертається ротор (2) із фільтр. завантаженням. В результаті частинки пінополіуритану під дією відцентрової сили відкидаються до внутрішніх стінок ротора, вичавлюючи з нього маслопродукти, які надходять до кишень (3) і йдуть на регенерацію.

Фізико-хімічні методи.

Коагуляція- Введення коагулянтів (солей амонію, Fе, міді, шламу) для утворення пластівцевих опадів.

Флотація– для вимивання маслопродуктів при обволіканні їх бульбашками газу, що подається у стічні води. Злипання частинок олії та бульбашок флотація: папорова, пневматична, пінна, хімічна, вібраційна, біологічна, електрофлотація. Як газ, що подається використовують водень, коагулянт. Злипання частинок та бульбашок газу.

Екстракція– перерозподіл домішок у стоку у суміші взаємонерозчинних рідин (стічної води та екстрагента). Для очищення від фенолу екстрагентом використовують бензол і бутилацетат.

нейтралізація– для виділення із стоків кислот, лугів, солей металів. Це об'єднання іонів водню та гідроксильної групи у молекули води. В результаті стічна вода має значення рН – 6,7 (нейтральне середовище). Нейтралізатори лугу: їдким натром, їдким калі, вапном, доломітом. Мармуром, крейдою, содою, магнезитом. Для лугів: сіль, азот.

Сорбція– очищення від розчинних домішок (зола, торор, тирса, шлаки, глина, активоване вугілля).

Іонообмінне очищення- за допомогою смол (гранули 0,2-2 мм) іоніти роблять з нерозчинних у воді речовин і на їх поверхні поміщають катіони та аніони. Вони реагують із іонами того самого знака. Катіони Н + , Nа + , аніони ВІН -

Гіперфільтрація- Обробка осмос, через мембрани. Мало енергії.

Біологічне очищення.

Очищення полів зрошення, біологічних ставках, полях фільтрації. І в штучних методах (аеротенки, біофільтри). Після освітлення стічних вод утворюється осад, який скидають у залізобетонних резервуарах (метатенках), потім видаляють на мулові майданчики для підсушування і потім використовують як добриво. Нині в осаді виявляють важкі метали, тож не можна на поля.

Освітлена частина стічних вод очищається в аеротенках– закритих, там вода збагачується киснем і поєднується з активним мулом (цвіль, дріжджі, водні гриби, коловратки) (вуглецеві бактерії, вуглецеві нітгаті бактерії, бактерії – нітрифікатори). Кисень 5 мг/м 2 . БПК. Після вторинного відстоювання стічні води дезінфікують (хлор проти бактерій і вірусів.

Схема біологічної очистки води.

Додати свою ціну до бази

Коментар

Джерела забруднення

Основним чинником забруднення повітря у приміщенні є пил. До її складу входять мікроскопічні волокна текстилю, суперечки грибків та плісняви, частинки шкіри, бактерії, пилок рослин, вулична сажа, дрібні кліщі та продукти їхньої життєдіяльності. Вона наполовину складається з найсильніших алергенів, які можуть спричинити алергічний риніт, запалення очей, кашлю, подразнення шкіри і навіть астми.

Крім пилу, забруднення повітря відбувається за допомогою кухонної пари, що складаються з дрібних крапель жиру і створюють неприємний специфічний запах у квартирі.

• Куріння, а точніше тютюновий дим, який може не вивітрюватися кілька тижнів – ще один важливий фактор токсичності повітря.
• Від району, в якому ви живете, також залежить чистота повітря в будинку. Джерелами його забруднення часто стають оздоблювальні матеріали, за допомогою яких відбувався благоустрій квартири, а також речовини, що виділяються зі стін будинків та недоброякісних меблів, будматеріали з ДСП.
• Пари ртуті - також часте явище, яке можна спостерігати в квартирах. Зазвичай причиною стає розбитий термометр.
• Дія токсинів на організм відбувається поступово. Отруєння виникає внаслідок постійного їхнього впливу. Токсини надходять до нас в організм через рот, але в основному разом з повітрям, що вдихається.

Список токсинів та шкідливих речовин, що містяться у повітрі, можна продовжувати довго. Але основна суть має бути зрозуміла кожному: повітря в квартирі потребує постійного очищення. Як це робиться? Про це розповімо далі.

Очищення газоподібних викидів від пилу або туману на практиці здійснюють у різних за конструкцією апаратах, які можна розділити на чотири основні групи:

1. механічні пиловловлювачі (пиловідстійні або пилоосадові камери, інерційні пило- та бризкоуловлювачі, циклони та мультициклони). Апарати цієї групи застосовують зазвичай для попереднього очищення газів;
2. мокрі пиловловлювачі (порожнисті, насадкові або барботажні скрубери, пінні апарати, труби Вентурі та ін.). Ці пристрої більш ефективні, ніж сухі пиловловлювачі;
3. фільтри (волокнисті, коміркові, з насипними шарами зернистого матеріалу, масляні та ін.). Найбільш поширені рукавні фільтри;
4. електрофільтри - апарати тонкого очищення газів-уловлюють частинки розміром від 0,01 мкм. Ефективність електрофільтра може становити 99,9%.

Зазвичай необхідний ступінь очищення може бути забезпечений лише комбінованою установкою, що включає кілька апаратів одного або різних типів.

Методи очищення

Однією з актуальних проблем на сьогоднішній день є очищення повітря від різноманітних забруднювачів. Саме від їх фізико-хімічних властивостей необхідно виходити під час вибору того чи іншого методу очищення. Розглянемо основні сучасні способи видалення забруднюючих речовин із повітряного середовища.

Механічна очистка

Сутність даного методу полягає у механічній фільтрації частинок при проходженні повітря через спеціальні матеріали, пори яких здатні пропускати повітряний потік, але при цьому утримувати забруднювачі. Від розміру пір, осередків фільтруючого матеріалу залежить швидкість та ефективність фільтрації. Чим більший розмір, тим швидше протікає процес очищення, але ефективність його нижче при цьому. Отже, перед вибором даного методу очищення необхідно вивчити дисперсність забруднюючих речовин середовища, в якому він застосовуватиметься. Це дозволить проводити очищення в межах необхідного рівня ефективності та за мінімальний період часу.

Абсорбційний метод

Абсорбція є процес розчинення газоподібного компонента в рідкому розчиннику. Абсорбційні системи поділяють на водні та неводні. У другому випадку зазвичай застосовують малолеткі органічні рідини. Рідина використовують для абсорбції лише один раз або проводять її регенерацію, виділяючи забруднювач у чистому вигляді. Схеми з одноразовим використанням поглинача застосовують у тих випадках, коли абсорбція призводить безпосередньо до одержання готового продукту або напівпродукту.

Як приклади можна назвати:

• отримання мінеральних кислот(абсорбція SO3 у виробництві сірчаної кислоти, абсорбція оксидів азоту у виробництві азотної кислоти);
• одержання солей (абсорбція оксидів азоту лужними розчинамиз отриманням нітрит-нітратних лугів, абсорбція водними розчинамивапна або вапняку з отриманням сульфату кальцію);
• інших речовин (абсорбція NH3 водою для одержання аміачної води та ін.).

Схеми з багаторазовим використанням поглинача (циклічні процеси) поширені ширше. Їх застосовують для уловлювання вуглеводнів, очищення від SO2 димових газів ТЕС, очищення вентгазів від сірководню залізно-содовим методом з отриманням елементарної сірки, моноетаноламінової очистки газів від CO2 в азотній промисловості.

Залежно від способу створення поверхні зіткнення фаз розрізняють поверхневі, барботажні та абсорбційні апарати, що розпилюють.

• У першій групі апаратів поверхнею контакту між фазами є дзеркало рідини або поверхня плівки рідини. Сюди ж відносять насадочні абсорбенти, у яких рідина стікає поверхнею завантаженої у яких насадки з тіл різної форми.
• У другій групі абсорбентів поверхня контакту збільшується завдяки розподілу потоків газу рідина у вигляді бульбашок і струменів. Барботаж здійснюють шляхом пропускання газу через заповнений рідиною апарат або апаратах колонного типу з тарілками різної форми.
• У третій групі поверхня контакту створюється шляхом розпилення рідини у масі газу. Поверхня контакту та ефективність процесу загалом визначається дисперсністю розпорошеної рідини.

Найбільшого поширення набули насадкові (поверхневі) та барботажні тарілчасті абсорбери. Для ефективного застосування водних абсорбційних середовищ компонент, що видаляється, повинен добре розчинятися в абсорбційному середовищі і часто хімічно взаємодіяти з водою, як, наприклад, при очищенні газів від HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбції газів з меншою розчинністю (SO2, Cl2, H2S) використовують лужні розчини на основі NaOH або Ca(OH)2. Добавки хімічних реагентів у багатьох випадках збільшують ефективність абсорбції завдяки перебігу хімічних реакцій у плівці. Для очищення газів від вуглеводнів цей метод практично використовують значно рідше, що зумовлено, передусім, високою вартістю абсорбентів. Загальними недоліками абсорбційних методів є утворення рідких стоків та громіздкість апаратурного оформлення.

Електричний метод очищення

Даний метод застосовується для дрібнодисперсних частинок. В електричних фільтрах створюється електричне поле, при проходженні через яке частка заряджається і тримає в осаді на електроді. Основними перевагами даного методу є його висока ефективність, Простота конструкції, легкість в експлуатації - немає необхідності в періодичній заміні елементів очищення.

Адсорбційний метод

Заснований на хімічному очищенні від газоподібних забруднювачів. Повітря контактує з поверхнею активованого вугілля, в процесі чого забруднюючі речовини осідають на ній. Даний метод в основному застосовується при видаленні неприємних запахів та шкідливих речовин. Мінусом є необхідність систематичної заміни фільтруючого елемента.

Можна виділити такі основні способи здійснення процесів адсорбційного очищення:

• Після адсорбції проводять десорбцію та витягують уловлені компоненти для повторного використання. Таким способом уловлюють різні розчинники, сірковуглець у виробництві штучних волокон та ряд інших домішок.
• Після адсорбції домішки не утилізують, а піддають термічного чи каталітичного допалювання. Цей спосіб застосовують для очищення відхідних газів хіміко-фармацевтичних та лакофарбових підприємств, харчової промисловостіта інших виробництв. Даний різновид адсорбційного очищення економічно виправданий при низьких концентраціях забруднюючих речовин та (або) багатокомпонентних забруднювачів.
• Після очищення адсорбент не регенерують, а піддають, наприклад, поховання або спалювання разом із міцно хемосорбованим забруднювачем. Цей спосіб придатний під час використання дешевих адсорбентів.

Фотокаталітичне очищення

Є одним із найперспективніших та найефективніших методів очищення на сьогоднішній день. Головна його перевага – розкладання небезпечних та шкідливих речовин на нешкідливу воду, вуглекислий газ та кисень. Взаємодія каталізатора та ультрафіолетової лампи призводить до взаємодії на молекулярному рівнізабруднювачів та поверхні каталізатора. Фотокаталітичні фільтри абсолютно нешкідливі і не вимагають заміни елементів, що очищають, що робить їх використання безпечним і дуже вигідним.

Термічне допалювання

Допалювання являє собою метод знешкодження газів шляхом термічного окислення різних шкідливих речовин, головним чином органічних, практично нешкідливих або менш шкідливих, переважно СО2 і Н2О. Звичайні температури допалювання більшості з'єднань лежать в інтервалі 750-1200 °C. Застосування термічних методів допалювання дозволяє досягти 99% очищення газів.

При розгляді можливості і доцільності термічного знешкодження необхідно враховувати характер продуктів горіння, що утворюються. Продукти спалювання газів, що містять сполуки сірки, галогенів, фосфору, можуть перевищувати токсичність вихідний газовий викид. В цьому випадку необхідне додаткове очищення. Термічне допалювання дуже ефективне при знешкодженні газів, що містять токсичні речовини у вигляді твердих включень органічного походження (сажа, частинки вуглецю, пил і т.д.).

Найважливішими факторами, що визначають доцільність термічного знешкодження, є витрати енергії (палива) для забезпечення високих температур в зоні реакції, калорійність домішок, що знешкоджуються, можливість попереднього підігріву газів, що очищаються. Підвищення концентрації домішок, що допалюються, веде до значного зниження витрати палива. В окремих випадках процес може протікати в автотермічному режимі, тобто робочий режим підтримується тільки за рахунок тепла реакції глибокого окислення шкідливих домішок і попереднього підігріву вихідної суміші знешкодженими газами, що відходять.

Принципову складність при використанні термічного допалювання створює утворення вторинних забруднювачів, таких як оксиди азоту, хлор, SO2 та ін.

Термічні методи широко застосовуються для очищення газів, що відходять від токсичних горючих сполук. Розроблені в Останніми рокамиустановки допалювання відрізняються компактністю та низькими енерговитратами. Застосування термічних методів ефективно для допалювання пилу багатокомпонентних та запилених газів, що відходять.

Промивний спосіб

Здійснюється промиванням рідиною (водою) потоку газу (повітря). Принцип дії: рідина (вода) вводиться в потік газу (повітря) рухається з високою швидкістю, дробитися на дрібні краплі дрібнодисперсну зависну) обвалює частинки суспензії (відбувається злиття рідинної фракції і суспензії) в результаті укрупнені суспензії гарантовано уловлюються. Конструкція: конструктивно промивні пиловловлювачі представлені скруберами, мокрими пиловловлювачами, швидкісними пиловловлювачами, в яких рідина рухається з великою швидкістю і пінними пиловловлювачами, в яких газ у вигляді дрібних бульбашок проходить через шар рідини (води).

Плазмохімічні методи

Плазмохімічний метод заснований на пропущенні через високовольтний розряд повітряної суміші зі шкідливими домішками. Використовують, як правило, озонатори на основі бар'єрних, коронних або ковзних розрядів, або високочастотні імпульсні розряди на електрофільтрах. Повітря з домішками, що проходить низькотемпературну плазму, піддається бомбардуванню електронами та іонами. В результаті в газовому середовищі утворюється атомарний кисень, озон, гідроксильні групи, збуджені молекули та атоми, які беруть участь у плазмохімічних реакціях зі шкідливими домішками. Основні напрями застосування даного методу йдуть по видаленню SO2, NOx і органічних сполук. Використання аміаку, при нейтралізації SO2 та NOx, дає на виході після реактора порошкоподібні добрива (NH4)2SO4 та NH4NH3, які фільтруються.

Недоліком цього методу є:

• недостатньо повне розкладання шкідливих речовин до води та вуглекислого газу, у разі окислення органічних компонентів, при прийнятних енергіях розряду
• наявність залишкового озону, який потрібно розкладати термічно або каталітично
• суттєва залежність від концентрації пилу при використанні озонаторів із застосуванням бар'єрного розряду.

Гравітаційний спосіб

Заснований на гравітаційному осадженні вологи та (або) зважених частинок. Принцип дії: газовий (повітряний) потік потрапляє в розширюється облогу камеру (ємність) гравітаційного пиловловлювача, в якій уповільнюється швидкість потоку і під дією гравітації відбувається осадження краплинної вологи і (або) зважених частинок.

Конструкція: Конструктивно облягаючі камери гравітаційних пиловловлювачів можуть бути прямоточного типу, лабіринтного та поличкового. Ефективність: гравітаційний спосіб очищення газу дозволяє вловлювати великі суспензії.

Плазмокаталітичний метод

Це досить новий спосіб очищення, який використовує два відомі методи – плазмохімічний та каталітичний. Установки, що працюють на основі цього методу, складаються із двох ступенів. Перша – це плазмохімічний реактор (озонатор), друга – каталітичний реактор. Газоподібні забруднювачі, проходячи зону високовольтного розряду в газорозрядних осередках та взаємодіючи з продуктами електросинтезу, руйнуються та переходять у нешкідливі сполуки, аж до CO2 та H2O. Глибина конверсії (очищення) залежить від величини питомої енергії, що виділяється у зоні реакції. Після плазмохімічного реактора повітря піддається фінішному тонкому очищенню в каталітичному реакторі. Озон, що синтезується в газовому розряді плазмохімічного реактора, потрапляє на каталізатор, де відразу розпадається на активний атомарний і молекулярний кисень. Залишки забруднюючих речовин (активні радикали, збуджені атоми та молекули), не знищені в плазмохімічному реакторі, руйнуються на каталізаторі завдяки глибокому окисленню киснем.

Перевагою цього методу є використання каталітичних реакцій при температурах нижчих (40-100 °C), ніж при термокаталітичному методі, що призводить до збільшення терміну служби каталізаторів, а також до менших енерговитрат (при концентраціях шкідливих речовин до 0,5 г/м³ .).

Недоліками цього методу є:

• велика залежність від концентрації пилу, необхідність попереднього очищення до концентрації 3-5 мг/м³,
• при великих концентраціях шкідливих речовин (понад 1 г/м³) вартість обладнання та експлуатаційні витрати перевищують відповідні витрати порівняно з термокаталітичним методом

Відцентровий спосіб

Заснований на інерційному осадженні вологи та (або) зважених частинок за рахунок створення в полі руху газового потоку та суспензії відцентрової сили. Відцентровий спосіб очищення газу відноситься до інерційних способів очищення газу (повітря). Принцип дії: газовий (повітряний) потік направляється в відцентровий пиловловлювач у якому, за рахунок зміни напряму руху газу (повітря) з вологою та зваженими частинками, як правило, по спіралі, відбувається очищення газу. Щільність суспензії в кілька разів більша за щільність газу (повітря) і вона продовжує рухатися за інерцією в колишньому напрямку і відокремлюється від газу (повітря). За рахунок руху газу по спіралі створюється відцентрова сила, яка у багато разів перевищує силу важкості. Конструкція: Конструктивно відцентрові пиловловлювачі представлені циклонами. Ефективність: осаджується порівняно дрібний пил, розміром частинок 10 – 20 мкм.

Не варто забувати про елементарні методиочищення повітря від пилу, як вологе прибирання, регулярне провітрювання, підтримання оптимального рівня вологості та температурного режиму. При цьому періодично позбавлятися від скупчень у приміщенні великої кількості мотлоху та непотрібних предметів, які є «пилозбірниками» і не несуть у собі жодних корисних функцій.

УВ даний час існує велика кількість різних методів очищення повітря від різних шкідливих забруднень. До основних способів відносяться:

• Абсорбційний метод.
• Адсорбційний метод.
• Термічне допалювання.
• Термокаталітичні методи.
• Озонні методи.
• Плазмохімічні методи.
• Плазмокаталітичний метод.
• Фотокаталітичний метод.

Абсорбційний метод

Абсорбція є процес розчинення газоподібного компонента в рідкому розчиннику. Абсорбційні системи поділяють на водні та неводні. У другому випадку зазвичай застосовують малолеткі органічні рідини. Рідина використовують для абсорбції лише один раз або проводять її регенерацію, виділяючи забруднювач у чистому вигляді. Схеми з одноразовим використанням поглинача застосовують у тих випадках, коли абсорбція призводить безпосередньо до одержання готового продукту або напівпродукту. Як приклади можна назвати:

• одержання мінеральних кислот (абсорбція SO 3 у виробництві сірчаної кислоти, абсорбція оксидів азоту у виробництві азотної кислоти);
• одержання солей (абсорбція оксидів азоту лужними розчинами з одержанням нітрит-нітратних лугів, абсорбція водними розчинами вапна або вапняку з одержанням сульфату кальцію);
• інших речовин (абсорбція NH 3 водою для одержання аміачної води та ін.).

Адсорбційний метод

Адсорбційний метод є одним із найпоширеніших засобів захисту повітряного басейну від забруднень. Тільки США введено і успішно експлуатуються десятки тисяч адсорбційних систем. Основними промисловими адсорбентами є активоване вугілля, складні оксиди та імпрегновані сорбенти. Активоване вугілля (АУ) нейтральне по відношенню до полярних і неполярних молекул адсорбованих сполук. Він менш селективний, ніж багато інших сорбентів, і є одним з небагатьох, придатних для роботи у вологих газових потоках. Активоване вугілля використовують, зокрема, для очищення газів від речовин, що погано пахнуть, рекуперації розчинників і т.д.

Проксидні адсорбенти (ОА) мають більш високу селективність по відношенню до полярних молекул в силу власного неоднорідного розподілу електричного потенціалу. Їхнім недоліком є ​​зниження ефективності в присутності вологи. До класу ОА належать силікагелі, синтетичні цеоліти, оксид алюмінію.

Мможна виділити такі основні способи здійснення процесів адсорбційної очистки:

• Після адсорбції проводять десорбцію та витягують уловлені компоненти для повторного використання. Таким способом уловлюють різні розчинники, сірковуглець у виробництві штучних волокон та ряд інших домішок.
• Після адсорбції домішки не утилізують, а піддають термічного чи каталітичного допалювання. Цей спосіб застосовують для очищення газів, що відходять хіміко-фармацевтичних і лакофарбових підприємств, харчової промисловості та ряду інших виробництв. Даний різновид адсорбційного очищення економічно виправданий при низьких концентраціях забруднюючих речовин та (або) багатокомпонентних забруднювачів.
• Після очищення адсорбент не регенерують, а піддають, наприклад, поховання або спалювання разом із міцно хемосорбованим забруднювачем. Цей спосіб придатний під час використання дешевих адсорбентів.

Термічне допалювання

Дспалювання являє собою метод знешкодження газів шляхом термічного окислення різних шкідливих речовин, головним чином органічних, практично нешкідливих або менш шкідливих, переважно СО 2 і Н 2 О. Звичайні температури допалювання для більшості сполук лежать в інтервалі 750-1200 °C. Застосування термічних методів допалювання дозволяє досягти 99% очищення газів.

ППри розгляді можливості і доцільності термічного знешкодження необхідно враховувати характер продуктів горіння, що утворюються. Продукти спалювання газів, що містять сполуки сірки, галогенів, фосфору, можуть перевищувати токсичність вихідний газовий викид. В цьому випадку необхідне додаткове очищення. Термічне допалювання дуже ефективно при знешкодженні газів, що містять токсичні речовини у вигляді твердих включень органічного походження (сажа, частинки вуглецю, деревний пил і т.д.).

УНайважливішими факторами, що визначають доцільність термічного знешкодження, є витрати енергії (палива) для забезпечення високих температур в зоні реакції, калорійність домішок, що знешкоджуються, можливість попереднього підігріву газів, що очищаються. Підвищення концентрації домішок, що допалюються, веде до значного зниження витрати палива. В окремих випадках процес може протікати в автотермічному режимі, тобто робочий режим підтримується тільки за рахунок тепла реакції глибокого окислення шкідливих домішок і попереднього підігріву вихідної суміші знешкодженими газами, що відходять.

Принципиальную труднощі під час використання термічного допалювання створює утворення вторинних забруднювачів, як-от оксиди азоту, хлор, SO 2 та інших.

Термічні методи широко застосовуються для очищення газів, що відходять від токсичних горючих сполук. Розроблені в останні роки установки допалювання відрізняються компактністю та низькими енерговитратами. Застосування термічних методів ефективно для допалювання пилу багатокомпонентних та запилених газів, що відходять.

Термокаталітичні методи

ДоАталітичні методи газоочищення відрізняються універсальністю. З їх допомогою можна звільняти гази від оксидів сірки та азоту, різних органічних сполук, монооксиду вуглецю та інших токсичних домішок. Каталітичні методи дозволяють перетворювати шкідливі домішки на нешкідливі, менш шкідливі і навіть корисні. Вони дозволяють переробляти багатокомпонентні гази з малими початковими концентраціями шкідливих домішок, домагатися високих ступенів очищення, вести процес безперервно, уникати утворення вторинних забруднювачів. Застосування каталітичних методів найчастіше обмежується труднощами пошуку та виготовлення придатних для тривалої експлуатації та досить дешевих каталізаторів. Гетерогенно-каталітичне перетворення газоподібних домішокздійснюють у реакторі, завантаженому твердим каталізатором у вигляді пористих гранул, кілець, кульок або блоків зі структурою, близькою до стільникової. Хімічне перетворення відбувається на розвиненій внутрішній поверхні каталізаторів, що досягає 1000 м ²/р.

УВ якості ефективних каталізаторів, що знаходять застосування на практиці, служать різні речовини - від мінералів, які використовуються майже без будь-якої попередньої обробки, і простих масивних металів до складних сполук заданого складу і будови. Зазвичай каталітичну активність виявляють тверді речовини з іонними або металевими зв'язками, що мають сильні міжатомні поля. Одна з основних вимог до каталізатора — стійкість його структури в умовах реакції. Наприклад, метали не повинні в процесі реакції перетворюватися на неактивні сполуки.

Зтимчасові каталізатори знешкодження характеризуються високою активністю та селективністю, механічною міцністю та стійкістю до дії отрут та температур. Промислові каталізатори, що виготовляються у вигляді кілець і блоків стільникової структури, мають малий гідродинамічний опір і високу питому поверхню.

ННайбільшого поширення набули каталітичні методи знешкодження газів, що відходять у нерухомому шарі каталізатора. Можна виділити два принципово різних методуздійснення процесу газоочищення - в стаціонарному і штучно створюваному нестаціонарному режимах.

1. Стаціонарний метод.

Пріємні для практики швидкості хімічних реакцій досягаються на більшості дешевих промислових каталізаторівза температури 200-600 °C. Після попереднього очищення від пилу (до 20 мг/м³) та різних каталітичних отрут (As,Cl 2 та ін), гази зазвичай мають значно нижчу температуру.

ПОбігрів газів до необхідних температур можна здійснювати за рахунок введення гарячих димових газів або за допомогою електропідігрівача. Після проходження шару каталізатора очищені гази викидаються в атмосферу, що потребує значних енерговитрат. Домогтися зниження енерговитрат можна, якщо тепло газів, що відходять використовувати для нагрівання газів, що надходять в очищення. Для нагріву зазвичай служать рекуперативні трубчасті теплообмінники.

При певних умовах, коли концентрація горючих домішок у газах, що відходять, перевищує 4-5 г/м³, здійснення процесу за схемою з теплообмінником дозволяє обійтися без додаткових витрат.

ТЯкі апарати можуть ефективно працювати тільки при постійних концентраціях (витратах) або при використанні досконалих систем автоматичного керування процесом.

Ети труднощі вдається подолати, проводячи газоочищення в нестаціонарному режимі.

2. Нестаціонарний метод (реверс-процес).

Реверс-процес передбачає періодичну зміну напрямів фільтрації газової суміші в шарі каталізатора за допомогою спеціальних клапанів. Процес протікає в такий спосіб. Шар каталізатора попередньо нагрівають до температури, за якої каталітичний процес протікає з високою швидкістю. Після цього в апарат подають очищений газ з низькою температурою, при якій швидкість хімічного перетворення дуже мала. Від прямого контакту з твердим матеріалом газ нагрівається, і шарі каталізатора починає з помітною швидкістю йти каталітична реакція. Шар твердого матеріалу (каталізатора), віддаючи тепло газу, поступово охолоджується до температури, рівної температуригазу на вході Оскільки в ході реакції виділяється тепло, температура шарі може перевищувати температуру початкового розігріву. У реакторі формується теплова хвиля, яка переміщається у напрямі фільтрації реакційної суміші, тобто. у напрямку виходу із шару. Періодичне перемикання напрямку подачі газу на протилежне дозволяє утримати теплову хвилю в межах шару як завгодно довго.

ППеревага цього методу у стійкості роботи при коливаннях концентрацій горючих сумішей та відсутність теплообмінників.

ПроОсновним напрямом розвитку термокаталітичних методів є створення дешевих каталізаторів, що ефективно працюють за низьких температур і стійких до різних отрут, а також розробка енергозберігаючих технологічних процесів з малими капітальними витратами на обладнання. Найбільш масове застосуваннятермокаталітичні методи знаходять при очищенні газів від оксидів азоту, знешкодження та утилізації різноманітних сірчистих сполук, знешкодження органічних сполук та СО.

Для концентрацій нижче 1 г/м³ і великих обсягів очищуваних газів використання термокаталітичного методу потребує високих енерговитрат, а також великої кількості каталізатора.

Озонні методи

Прозонні методи застосовують для знешкодження димових газів від SO 2 (NOx) та дезодорації газових викидів промислових підприємств. Введення озону прискорює реакцію окислення NO до NO 2 і SO 2 до SO 3 . Після утворення NO 2 і SO 3 в димові гази вводять аміак і виділяють суміш комплексних добрив, що утворилися (сульфату і нітрату амонію). Час контакту газу з озоном, необхідне очищення від SO 2 (80-90%) і NOx (70-80%) становить 0,4 – 0,9 сек. Енерговитрати на очищення газів озонним методом оцінюють у 4-4,5% від еквівалентної потужності енергоблоку, що є, мабуть, основною причиною, що стримує промислове застосуванняданого методу.

ПЗастосування озону для дезодорації газових викидів засноване на окисному розкладанні речовин, що погано пахнуть. В одній групі методів озон вводять безпосередньо в гази, що очищаються, в іншій гази промивають попередньо озонованої водою. Застосовують також подальше пропускання озонованого газу через шар активованого вугілля або подачу на каталізатор. При введенні озону та подальшому пропусканні газу через каталізатор температура перетворення таких речовин як аміни, ацетальдегід, сірководень та ін. знижується до 60-80 °C. Як каталізатор використовують як Pt/Al 2 O 3 , так і оксиди міді, кобальту, заліза на носії. Основне застосування озонних методів дезодорації знаходять при очищенні газів, які виділяються при переробці сировини тваринного походження на м'ясо-(жиро-)комбінатах та в побуті.

Плазмохімічний метод

ПЛазмохімічний метод заснований на пропущенні через високовольтний розряд повітряної суміші зі шкідливими домішками. Використовують, як правило, озонатори на основі бар'єрних, коронних або ковзних розрядів, або високочастотні імпульсні розряди на електрофільтрах. Повітря з домішками, що проходить низькотемпературну плазму, піддається бомбардуванню електронами та іонами. В результаті в газовому середовищі утворюється атомарний кисень, озон, гідроксильні групи, збуджені молекули та атоми, які беруть участь у плазмохімічних реакціях зі шкідливими домішками. Основні напрями застосування даного методу йдуть по видаленню SO 2 , NOx і органічних сполук. Використання аміаку, при нейтралізації SO 2 і NOx, дає на виході після реактора порошкоподібні добрива (NH 4) 2 SO 4 і NH 4 NH 3 які фільтруються.

Недостатком даного методу є:

• недостатньо повне розкладання шкідливих речовин до води та вуглекислого газу, у разі окислення органічних компонентів, при прийнятних енергіях розряду
• наявність залишкового озону, який потрібно розкладати термічно або каталітично
• суттєва залежність від концентрації пилу при використанні озонаторів із застосуванням бар'єрного розряду.

Плазмокаталітичний метод

Ето досить новий спосіб очищення, який використовує два відомі методи – плазмохімічний та каталітичний. Установки, що працюють на основі цього методу, складаються із двох ступенів. Перша – це плазмохімічний реактор (озонатор), друга – каталітичний реактор. Газоподібні забруднювачі, проходячи зону високовольтного розряду в газорозрядних осередках і взаємодіючи з продуктами електросинтезу, руйнуються і переходять у нешкідливі сполуки, аж до CO 2 і H 2 O. Глибина конверсії (очищення) залежить від величини питомої енергії, що виділяється в зоні реакції. Після плазмохімічного реактора повітря піддається фінішному тонкому очищенню в каталітичному реакторі. Озон, що синтезується в газовому розряді плазмохімічного реактора, потрапляє на каталізатор, де відразу розпадається на активний атомарний і молекулярний кисень. Залишки забруднюючих речовин (активні радикали, збуджені атоми та молекули), не знищені в плазмохімічному реакторі, руйнуються на каталізаторі завдяки глибокому окисленню киснем.

ППеревагою цього є використання каталітичних реакцій при температурах, нижчих (40-100 °C), ніж при термокаталітичному методі, що призводить до збільшення терміну служби каталізаторів, а також до менших енерговитрат (при концентраціях шкідливих речовин до 0,5 г/м³ .).

Недостатками даного методу є:

• велика залежність від концентрації пилу, необхідність попереднього очищення до концентрації 3-5 мг/м³,
• при великих концентраціях шкідливих речовин (понад 1 г/м³) вартість обладнання та експлуатаційні витрати перевищують відповідні витрати порівняно з термокаталітичним методом

Фотокаталітичний метод

ЗЗараз широко вивчається та розвивається фотокаталітичний метод окислення органічних сполук. В основному при цьому використовуються каталізатори на основі TiO 2 які опромінюються ультрафіолетом. Відомі побутові очищувачі повітря японської фірми Daikin, що використовують цей метод. Недоліком методу є засмічення каталізатора продуктами реакції. Для вирішення цього завдання використовують введення в очищувану суміш озону, проте дана технологія застосовна для обмеженого складу органічних сполук і при невеликих концентраціях.