Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы промышленной экологии. Учебное пособие
.pdf
6.5. Методы очистки, обезвреживания и обеззараживания
щей среды Республики Беларусь, иметь паспорт, инструкцию по
эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту, а также
журнал учета работы и неисправностей;
• должны подвергаться проверке на эффективность не реже
одного раза в полугодие с оформлением соответствующего акта.
6.5. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ
И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
Очистка – удаление (выделение, улавливание) примесей из
различных сред. Улавливание газообразных и парообразных
примесей можно разделить на две основные группы: абсорбция
жидкостями и адсорбция твердыми поглотителями.
Абсорбция – это процесс поглощения газов или паров из
газовых или паровых смесей жидкими поглотителями – абсорбентами. Различают физическую и химическую абсорбцию. При
физической абсорбции молекулы поглощаемого вещества (абсорбтива) не вступают с молекулами абсорбента в химическую реакцию. При химической абсорбции молекулы абсорбтива вступают в
химическое взаимодействие с активными компонентами абсорбента, образуя новое химическое соединение. В качестве абсорбентов могут использоваться любые массообменные аппараты,
использующиеся в химической промышленности
Адсорбция основана на избирательном извлечении вредных
компонентов из газа с помощью адсорбентов – твердых веществ
с развитой поверхностью. А дсорбенты должны обладать высокой
поглотительной способностью, избирательностью, термической и
механической стойкостью, низким сопротивлением потоку газа,
лег кой отдачей адсорбированного вещества. В качестве адсорбентов применяют активированный уголь, силикагель, синтетические и природные цеолиты.
Если концентрация примесей в ГВВ незначительна (десятки миллиграммов на кубометр), улавливание их экономически и
техни ческ и нецелесообра зно. В этих слу ча я х необходимо использовать различные приемы обезвреживания.
Обезвреживание – обработка примесей до безвредного для
людей, животных, растений и в целом для окружающей среды
состояния.
Одним из современны х спос о бов обезвреживан и я ГВВ с низкими концентрациями органических соединений, диоксида азота, оксида углерода, неприятнопахнущих соединений является
81
Раздел 6. Защита окружающей среды
каталитический, при котором происходит глубокое их окисление
до углекислого газа и воды. Каталитическое обезвреживание основано на каталитических реакциях, в результате которых находящиеся в газе вредные примеси окисляются и превращаются в
другие соединения, безвредные либо менее вредные или же легко
удаляющиеся из среды. Степень их конверсии может достигать
99,9 %. Катализаторами служат платина, палладий, рутений, а
также более дешевые, но менее эффективные никель, хром, железо и медь. В качестве восстановителей применяют метан, водород, оксид углерода, природный и нефтяной газы и др. Любой из
этих газов не должен содержать примесей сернистых соединений,
вызывающих отравление катализатора. В качестве носителей для
катализаторов используют оксид алюминия, силикагель, керамику и другие материалы.
Термический метод обезвреживания газовых выбросов применим при высокой концентрации горючих органических загрязнителей или оксида углерода. Простейший метод – факельное
сжигание – возможен, когда концентрация горючих загрязнителей близка к нижнему пределу воспламенения. В этом случае примеси служат топливом, температура процесса составляет
750 –90 0 °С и теплоту горения можно утилизировать.
К преимуществам термического метода относят: отсутствие
шламового хозяйства, небольшие габариты установок, простоту
обслуживания, высокую эффективность, возможность обезвреживания горючих выбросов сложного состава.
Обеззараживание – инактивация (дезактивация) микроорганизмов различных видов, находящихся в газовоздушных выбросах, жидких и твердых средах.
Дезодорация – обработка одорантов (веществ, обладающих
запахом), содержащихся в воздухе, воде или твердых средах, с
целью устранения или снижения интенсивности запахов.
Процесс дезодорации и обеззараживания неприятнопахнущих выбросов (НПВ) проводится для устранения запаха газовых
потоков, содержащих примеси органических и неорганических
веществ. Концентрация этих примесей в большинстве случаев
ниже предельно допустимых значений, т. е. выбросы являются
чистыми с точки зрения санитарных норм. Однако наличие запаха не позволяет выбрасывать такие отходящие газы в атмосферу без дополнительной обработки. Установки дезодорации,
предназначенные для доочистки выбросов, снижают уровень
загрязнения атмосферного воздуха одорантами. Чаще всего для
82
6.5. Методы очистки, обезвреживания и обеззараживания
обеззараживания газовоздушных потоков используют те же методы и устройства, что и для дезодорации, поэтому в дальнейшем
эти процессы рассматриваются совместно.
Для дезодорации и обеззараживания НПВ в промышленности
используют все вышеперечисленные методы, а также различные их
сочетания. Содержание в газовоздушных выбросах (ГВВ) промышленных производств одорантов различной химической природы
создает определенные трудности при выборе методов дезодорации.
Термические и термоката литические методы применяют в
основном для дезодорации газов, содержащих низкокипящие
органические вещества, так как высокомолекулярные и высококипящие органические соединения могут привести к закоксовыванию поверхности катализатора продуктами их окисления.
Абсорбционно-окислительные методы дезодорации и обеззараживания основаны на поглощении газов водой или другими
поглотителями. Они нашли самое широкое применение на предприятиях химической и микробиологической промышленности.
Адсорбционно-окислительная дезодорация ГВВ проводится на
твердых поглотителях с помощью озона. В качестве адсорбентов
применяют активированный уголь, цеолиты, силикагели. Для
повышения эффективности их пропитывают различными окислителями (перманганатами, гипохлоритами, перекисями и др.).
К биотехнологическим методам относят использование древесной, кустарниковой и травяной растительности для снижения
уровня загрязнения воздушного бассейна. Биоиндикаторы применяют для оценки устойчивости экосистем, биологическ их средств
защиты растений, удобрений, регуляторов роста и т. п.
Наиболее существенным методом оптимизации качества атмосферного воздуха является использование зеленых насаждений на промышленных и селитебных (жилых) территориях. Они
являются одним из важнейших факторов в создании и улучшении санитарно-гигиенических и микроклиматических условий
жизни людей, оказывают значительное влияние на планировочную структуру города, формирование архитектурного ландшафта
населенных пунктов.
Основные типы газоочистного оборудования
По принципу действия пылеулавливающее оборудование
подразделяют на группы. Оборудование для улавливания пыли
сухим способом подразделяют:
• на гравитационное;
83
Раздел 6. Защита окружающей среды
• инерционное;
• фильтрационное;
• электрическое.
Оборудование для улавливания пыли мокрым способом под-
разделяется:
• на инерционное;
• фильтрационное;
• электрическое.
Осаждение пыли под действием силы тяжести осуществляется в пылеосадительной камере (гравитационном пылеотделителе). Она представляет собой пустотелый короб, в нижней части
которого имеется бункер для сбора пыли. Поток запыленного
газа вводится в камеру через отверстие небольшого диаметра,
но при этом газ должен полностью заполнять поперечное сечение камеры. Скорость движения загрязненного пылью газа невелика, и частицы пыли оседают в бункер под действием силы
тяжести. Степень очистки не превышает 40–50 %. Обеспыленный газ выводится из камеры и далее либо выбрасывается в
атмосферу, либо подается в другие аппараты для более глубокой
очистки (рис. 6.1).
Рис. 6.1. Конструкция гравитационной пылеосадительной камеры
В промышленности более широко применяют инерционные
пылеосадительные камеры. Они отличаются от гравитационных
наличием вертикальных или иных перегородок, затрудняющих
прямолинейное движение пылевых частиц, которые под действи-
84
6.5. Методы очистки, обезвреживания и обеззараживания
ем силы инерции сталкиваются с перегородками, теряют скорость и оседают в приемный бункер (рис. 6.2). Наиболее простые
из пылеуловителей этого типа – пылевые коллекторы (мешки).
Они задерживают только крупные фракции пыли, степень очистки ГВВ составляет 50–70 %.
Рис. 6.2. Конструкции инерционных пылеуловителей с подачей газа:
а – при помощи перегородки; б – через центральную трубу;
в – через боковую трубу
Отделение пыли под действием сил инерции осуществляется в центробежных пылеотделителях (циклонах) или жалюзийно-инерционных пылеотделителях (инжекторных пылеконцентраторах). В циклонах происходит механическое обеспыливание:
очистка газа основана на использовании инерционных и центробежных сил частиц пыли. Они имеют простую конструкцию,
обладают большой пропускной способностью и несложны в эксплуатации (рис. 6.3).
Запыленный воздух тангенциально вводится в верхнюю
часть циклона. Здесь формируется вращающийся поток, который
опускается по кольцевому пространству, образованному цилиндрической частью циклона и выхлопной трубой.
Отделение загрязнений происходит следующим образом:
при входе в циклон частицы дисперсной фазы по инерции движутся прямолинейно, затем центробежные силы искривляют
траекторию их движения. Те из частиц, масса которых достаточно велика, достигают стенок циклона, под действием силы
тяжести опускаются в нижнюю часть аппарата, далее через пы-
85
Раздел 6. Защита окружающей среды
Пыль
левыпускное отверстие проходят в бункер, где и оседают. Продолжая вращаться, воздушный поток выходит из циклона через
выхлопную трубу.
Очищенный
газ
Цилиндрическая
камера
Коническая
камера
Пылеосадительная
камера
Рис. 6.3. Конструкция циклона
Запыленный
газ
Входной
патрубок
В настоящее время разработано большое количество различных модификаций циклонов. Для конкретного вида пыли можно
подобрать наиболее эффективный вид циклона и рассчитать его
основные параметры. Эффективность улавливания частиц средне- и крупнодисперсной пыли может достигать 80–85 %. Мелкодисперная пыль улавливается циклонами плохо, поэтому требуются дополнительные ступени для ее улавливания.
Отделение пыли фильтрацией является наиболее совершенным способом выделения из воздуха взвешенных твердых частиц. Фильтрация происходит через сухие цельные, сыпучие или
комбинированные перегородки. Этот способ характеризуется:
• высокой степенью очистки воздуха;
• возможностью улавливания частиц загрязнений при любом
давлении воздуха;
• использованием химически стойких материалов;
• стабильностью процесса очистки;
• простотой эксплуатации.
Возможности применения промышленных воздушных фильтров-пылеуловителей с перегородками значительно расширяются
в связи с внедрением новых пористых перегородок из синтетических, стек лянных и металлических волокон, пористых пластических масс, пористой металлокерамики, шлаковаты и др.
86
6.5. Методы очистки, обезвреживания и обеззараживания
Продувочная труба
Пыль
Фильтровальная
В промышленных условиях применяют тканевые, или рукавные, фильтры (рис. 6.4). Они имеют форму барабана, матерчатых
мешков или карманов, работающих параллельно. Частицы пыли,
оседая на фильтрующий материал, создают слой с порами, меньшими, чем у фильтрующего материала, в связи с чем улавливающая спосо бность слоя пы л и во з р а с т ае т, но вместе с эт и м увели чивается и его аэростатическое сопротивление. С течением времени
слой пыли уплотняется, сопротивление увеличивается, поэтому
его приходится удалять встряхиванием фильтрующего материала,
обратной продувкой струей воздуха или другими способами.
Рукавная плита
Очищенный воздух
Загрязненный воздух
секция
рукав на каркасе
Фильтровальный
Бункер
Рис. 6.4. Схема работы рукавного фильтра
Отбойная плита
Фильтры составляют самостоятельную группу аппаратов сухой очистки. Их принято делить на три класса: фильтры тонкой
очистки («абсолютные фильтры»), для очистки атмосферного
воздуха (воздушные фильтры) и промышленные. Промышленные тканевые фильтры предназначены для очистки газов и аспирационного воздуха, относятся к наиболее эффективным пылеулавливающим аппаратам. Современные фильтры благодаря
автоматизации работы механизмов являются надежными в эксплуатации.
Отделение пыли под влиянием сил сцепления и прилипания,
действующих между частицами пыли и поверхностями пылеотделителя (сухие и жидкостные контактно-поверхностные пылеотделители), осуществляется в мокрых пылеуловителях.
87
Раздел 6. Защита окружающей среды
В основе их работы лежит контакт запыленных газов с орошающей жидкостью, при этом осаждение частиц пыли происходит на пленку жидкости, поверхность газовых пузырей и капли
(рис. 6.5).
Газы
Жидкость
Корпус
Газы
Шлам
Рис. 6.5. Конструкция мокрого пылеуловиля
Форсунки
Жидкость
К достоинствам мокрых пылеуловителей следует отнести:
• более высокую степень очистки, чем в сухих механических
пылеуловителях (скрубберах);
• возможность одновременного осуществления пылеулавливания, охлаждения газов и абсорбции вредных газообразных
примесей;
• возможность эффективного применения при высоких температуре и влажности газов.
К недостаткам мокрого пылеулавливания относятся: образование шлама, высокие энергозатраты на очистку при улавливании мелкодисперсных пылей.
Отделение высокодисперсной пыли электрическим способом
осуществляется в электрофильтрах. В основе их работы лежит
явление электризации взвешенных частиц дисперсной фазы с
последующим осаждением на электроде с зарядом, противоположным заряду частиц загрязнений (осадительном электроде)
(рис. 6.6).
По конструкции фильтры подразделяют на трубчатые и
пластинчатые. В трубчатых загрязненный газ пропускается по
вертикальным трубам диаметром 20–25 см, в центре которых
натянута проволока. Постоянный ток подается на электроды –
88
6.5. Методы очистки, обезвреживания и обеззараживания
Пыль
стенки трубки (осадительный электрод) и проволоку (коронирующий электрод). В пластинчатых электрофильтрах осадительными электродами служат пластинки, между которыми натянута
проволока – коронирующий электрод.
Встряхивающий
механизм
Изолятор
Направление
движения газа
в электрофильтре
Газ на очистку
Осадительный
электрод
Коронирующий
электрод
Рис. 6.6. Конструкция электрофильтра
Очищенный газ
Процесс очистки газа от частиц пыли происходит следующим
образом. Молекулы газов воздуха, проходящего в пространстве
между двумя электродами, при определенной напряженности
электрического поля между электродами ионизируются. Образующиеся ионы движутся к соответствующему электроду, сталкиваются при движении с частицами пыли, передают им свой
заряд – ионизируют частицы. Далее заряженные частицы пыли
движутся к электроду с противоположным по знаку зарядом,
осаждаются на поверхности этого электрода. Очищенный воздух
выводится из электрофильтра. Накапливающийся на поверхности осадительного электрода слой пыли периодически удаляют
«сухим» (вибрацией) или «мокрым» (отмывкой) способом.
Электрофильтры применяют там, где необходимо очищать
очень большие объемы газа от мелкодисперсных частиц и отсутствует опасность взрыва. Эти установки используют для улавливания летучей золы, а также в мощных системах улавливания
дыма, кондиционирования воздуха и других отраслях.
Недостаток метода – значительный расход электроэнергии.
89
Раздел 6. Защита окружающей среды
6.6. ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ
ХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Под водопотреблением понимается потребление воды населением и объектами хозяйствования с изъятием ее из источника
водоснабжения безвозвратно или с последующим частичным или
полным возвратом в водный объект.
На промышленных предприятиях вода может расходоваться
на различные нужды: хозяйственно-питьевые цели работников
предприятия; технологические нужды; пожаротушение; прочие
(полив насаждений, проездов, теплиц).
Водопотребление предприятий зависит от ряда факторов: характера использования воды; объема и вида выпускаемой продукции; технологии производства; типа системы промышленного
водоснабжения.
Водоснабжение – подача поверхностных или подземных вод
водопотребителям в требуемом коли честве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах.
Инженерные сооружения, предназначенные для решения задач водоснабжения, называются системой водоснабжения или водо проводом.
Системы водоснабжения классифицируют:
по назначению:
• на технологические;
• хозяйственно-питьевые;
• противопожарные;
• объединенные;
видам обслуживаемых объектов:
• городские;
• промышленные;
• сельские.
В зависимости от кратности использования воды системы
водоснабжения на предприятиях подразделяют на прямоточные,
с повторным использованием воды, оборотные.
Прямоточная система предусматривает использование воды
по мере роста производства. В данном случае осуществляется
забор свежей воды из источника водоснабжения, использование
ее в технологическом процессе, отведение в виде сточных вод
либо непосредственно в водные объекты, либо с предварительной очисткой на очистных сооружениях.
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]