6.5. Наслідок забруднення атмосфери.

1. Смог – Це фотохімічний туман, що являє собою багатокомпонентну суміш газів й аерозольних часток первинного й вторинного походження.

Дослідження вчених показують, що смог виникає в результаті складних фотохімічних реакцій у повітрі, забрудненому вуглеводнями, пилом, сажею й окисами азоту під впливом сонячного світла, підвищеної температури нижніх шарів повітря й великої кількості озону (тобто при великій кількості пилу й газів, при тривалому існуванні антициклонних умов погоди, коли забруднювачі концентруються в приземному шарі). У сухому, загазованому й теплому повітрі виникає прозорий синюватий туман, що неприємно пахне, дратує ока, горло, викликає ядуху, бронхіальну астму, емфізему легенів. Листя на деревах в'януть, покривається плямами, жовтіє.

Смоги - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком й іншими містами Європи й Америки. По своєму фізіологічному впливі на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної й кровоносної системи й часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

Смоги можуть носити катастрофічний характер. Так за 4дні в 1952 р. у Лондоні загинуло близько 4 тис.люд, цей смог був названий «Великим смогом».

2. Кислотні дощі. Окису сірки й азоту, які викидаються в атмосферу внаслідок роботи теплових електростанцій й автомобільних двигунів, з'єднуються з атмосферною вологою й утворять дрібні крапельки сарною й азотної кислот, які переносяться вітрами у вигляді кислотного тумана й випадають на землю кислотними дощами (рН= 4,5, у той час як норма – 5,6-5,7). Ці дощі вкрай шкідливо діють на навколишнє середовище:

• знижується врожайність більшості с/г культур внаслідок ушкодження листя кислотами;

• вимивається із ґрунту кальцій, калій, магній, що викликає деградацію фауни й флори;

• отруюється вода озер і ставків, де гине риба, зникають комахи;

• зникають водоплавні птахи й тварини, які харчуються комахами;

• гинуть лісу, у тому числі й у гірських районах, що викликає селеві потоки;

• прискорюється руйнування пам'ятників архітектури й житлових будинків;

• збільшується кількість захворювань людей.

У більшості промислово розвинених районів рН опадів іноді становить 2,7. Якби такі дощі випадали постійно, то все живе загинуло б.

3. Руйнування озонового шару (озонова діра в атмосфері). На висоті 20-50 км повітря одержить підвищена кількість озону. Озон утвориться в стратосфері за рахунок молекул звичайного, двохатомного кисню ПРО₂, що поглинає тверде УФ випромінювання. Останнім часом учені надзвичайно стурбовані зниженням змісту озону в озоновому шарі атмосфери, тому що промислові викиди порушують озоновий шар. Над Антарктидою виявлена «діра» у цьому шарі, де зміст його менше звичайного («озонова діра» над Антарктидою існує не увесь час, а біля місяця щорічно - у жовтні). Озонова діра обумовила посилення ультрафіолетового фону в країнах, розміщених у Південній півкулі, насамперед у Новій Зеландії. Медики цієї країни б'ють тривогу, констатуючи значне підвищення кількості захворювань, обумовлених збільшеним ультрафіолетовим фоном, таких, як рак шкіри й катаракта очей.

Причини руйнування озонового шару:

• взаємодія оксидів азоту з озоном;

• реакція антропогенного хлору з озоном;

• антропогенні фреони вступають у реакцію з озоном.

4. Парниковий ефект. Клімат Землі, що залежить головним чином від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи значного похолодання, коли більші території покривалися льодовиками, і епохи потепління. Але останнім часом учені метеорологи б'ють тривогу: схоже на те, що атмосфера Землі розігрівається значно швидше, ніж коли-небудь у минулому. Це обумовлено діяльністю людини, що, по-перше, розігріває атмосферу шляхом спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу, а також роботи атомних електростанцій. По-друге, і це головне, спалювання органічного палива, а також знищення лісів приводить до нагромадження в атмосфері великої кількості вуглекислого газу. За останні 120 років зміст цього газу в повітрі збільшилося на 17 %.

У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці або парнику: він вільно пропускає до поверхні Землі сонячні промені, але втримує тепло нагрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. По підрахунках учених, у найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1,5 - 2 (С.

Проблема зміни клімату в результаті емісії парникових газів повинна розглядатися як одна з найважливіших сучасних проблем, пов'язаних з довгостроковими впливами на навколишнє середовище, і розглядати її потрібно в сукупності з іншими проблемами, викликаними антропогенними впливами на природу.

6.6. Заходи, спрямовані на охорону атмосферного повітря. Заходи, спрямовані на охорону атмосферного повітря, передбачають:

• впровадження технічних рішень по знешкодженню й уловлюванню газоподібних забруднюючих речовин,

• розробку й твердження нормативів забруднень, гранично припустимих викидів для всіх підприємств,

• створення сучасних приладів постійного контролю й обліку викидів.

Виділяють законодавчі, архітектурно-планувальні, технологічні й санітарно-технічні заходи щодо охорони атмосферного повітря.

I. Законодавчі. Найбільш важливим у забезпеченні нормального процесу по охороні атмосферного повітря є прийняття відповідної законодавчої бази, яка б стимулювала й допомагала в цьому важкому процесі. Однак в Україні, в останні роки не спостерігається істотного прогресу в цій області. Ті останні забруднення, з якими ми зараз зштовхнулися, мир уже пережив 30-40 років тому й вжив захисних заходів. Варто використати досвід розвинених країн, прийняти закони (і забезпечити їхнє функціонування) по обмеженню забруднень, що дають державні дотації виробникам екологічно більше чистих машин і пільги власникам таких машин.

У США в 1998 році набутить чинності закон по попередженню подальшого забруднення повітря, прийнятий конгресом чотири роки тому.

У цілому в Україні практично відсутня нормальна законодавча база, що регулювала б екологічні відносини й стимулювала природоохоронні заходи.

Охорона атмосфери регламентується численними законодавчими й іншими нормативно - правовими актами. Головним тут є Закон України "Про охорону атмосферного повітря". Порушення правил викиду в атмосферу забруднюючих речовин або порушення експлуатації установок, споруджень й інших об'єктів, якщо ці діяння спричинили забруднення або інша зміна природних властивостей повітря, - караються штрафом у розмірі від ста до двохсот мінімальних розмірів оплати праці або в розмірі заробітної плати або іншого доходу засудженого за період від одного до двох місяців, або позбавленням права займати певні посади або займатися певною діяльністю на строк до п'яти років, або виправними роботами на строк до одного року, або арештом на строк до трьох місяців.

Ті ж діяння, що спричинили по необережності заподіяння шкоди здоров'ю людини, караються штрафом у розмірі від двохсот до п'ятисот мінімальних розмірів оплати праці або в розмірі заробітної плати або іншого доходу засудженого за період від двох до п'яти місяців, або виправними роботами на строк від одного року до двох років, або позбавленням волі на строк до трьох років. Діяння, перераховані вище, що спричинили по необережності смерть людини, - караються позбавленням волі на строк від двох до п'яти років.

Нормування домішок атмосфери. Гранично допустимі концентрації (ГДК) домішок. Основною фізичною характеристикою домішок атмосфери є концентрація – маса (мг) речовини в одиниці обсягу (м³) повітря при нормальних умовах. Концентрації домішок визначає фізичне, хімічне й ін. види впливу на людину й навколишнє середовище й служить основним параметром при нормування змісту домішок в атмосфері.

ГДК - це максимальна концентрація домішок в атмосфері , віднесена до певного часу осереднення , що при періодичному впливі або на протяг всього життя людини не робить ні на нього , ні на навколишнє середовище в цілому шкідливої дії (включаючи окремі наслідки ).

Якщо речовина робить на навколишню природу шкідлива дія в менших концентраціях , чим на організм людини , то при нормуванні виходять із порога дії цієї речовини на навколишню природу .

ГДК забруднюючих речовин в атмосферному повітрі населених пунктів регламентовані списком Міністерства охорони здоров'я N0 3086 - 84 від 27 серпня 1984 р. з доповненнями, відповідності з якимсь установлені: клас небезпеки речовини, припустима максимальна разова й середньодобова концентрація домішок.

Максимальна разова ГДК_max - основна характеристика небезпеки шкідливої речовини. Вона встановлюється для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття заходу, світлової чутливості, зміна біоелектричної активності головного мозку й ін.) при короткочасному впливі атмосферних домішок. Середньодобове ГДК_сс установлена для попередження загально токсичного, канцерогенного, мутагенного й ін. впливу речовини на організм людини. Пріоритет наукового обґрунтування припустимих концентрацій домішок в атмосфері належить вітчизняним ученим, насамперед В.Я. Рязанову.

Гранично допустимі викиди (ГДВ) домішок. Відповідно до вимог ДЕРЖСТАНДАРТу 17.2.3.02-78 для кожного проектованого й діючого промислового підприємства встановлюється гранично припустимий викид шкідливих речовин в атмосферу за умови, що викиди шкідливих речовин від даного джерела сукупності з іншими джерелами (з урахуванням перспективи їхнього розвитку) не створять приземну концентрацію, що перевищує ГДК.

ГДВ установлюють для кожного джерела забруднення атмосфери. Для неорганізованих викидів із сукупності дрібних одиночних джерел (вентиляційні викиди, викид стаціонарних енергоустановок і т.п. )

2. Архітектурно планувальні. Дані міри спрямовані на регламентацію будівництва підприємств, планування міської забудови з урахуванням екологічних міркувань, озеленення міст й ін. При будівництві підприємств необхідно дотримуватися правил установлених законом і не допускати будівництво шкідливих виробництв у міській рисі. Необхідно здійснювати масове озеленення міст, тому що Зелені насадження усмоктують із повітря багато шкідливих речовин і сприяють очищенню атмосфери. На жаль, у сучасний період в Україні зелені насадження не стільки збільшуються, скільки скорочуються. Побудовані у свій час «спальні райони» не витримують ніякої критики. Тому що в цих районах однотипні будинки розташовані занадто густо (заради економії площі) і повітря, що перебуває між ними, підданий застійним явищам.

Надзвичайно гостра також проблема раціонального розташування дорожньої мережі в містах, а також якість самих доріг. Не секрет, що бездумно побудовані у свій час дороги зовсім не розраховані на сучасну кількість машин. Не можна також допускати процесів горіння на різних смітниках, тому що в цьому випадку з димом виділяється велика кількість шкідливих речовин.

3. Технологічні й санітарно-технічні. Можна виділити наступні заходи: раціоналізація процесів спалювання палива; поліпшення герметизації заводських апаратур; установка високих труб; масове використання очисних пристроїв й ін. Слід зазначити, що рівень очисних споруджень у Росії перебуває на примітивному рівні, на багатьох підприємствах вони відсутні зовсім і це незважаючи на шкідливість викидів цих підприємств.

Багато виробництв вимагають негайної реконструкції й переустаткування. Важливе завдання полягає також у перекладі різних казанових і теплових електростанцій на газове паливо. При такому переході багаторазово зменшуються викиди в атмосферу сажі й вуглеводнів, не говорячи вже про економічну вигоду.

1 раз в 5 років на підприємствах виробляється інвентаризація викидів в атмосферу. Її ціль - визначення викидів шкідливих речовин, оцінка впливу викидів на навколишнє середовище, установлення ГДК і ГДВ, розробка рекомендацій з організації контролю викидів, оцінка стану очисного встаткування й екологічних технологій і виробничого встаткування, планування черговості природоохоронних заходів.

6.7. Методи контролю й прилади для виміру концентрації газоподібних домішок в атмосфері. Відбір проб повітря при аналізі газо - і пароподібних домішок здійснюється за рахунок протягання повітря через спеціальні тверді або рідкі поглиначі, у яких газова домішка конденсується або адсорбується . В останні роки як сорбенти для концентрування мікродомішок використають розчинні не органічні хемосорбенти, плівкові полімерні сорбенти (полісорби, порапаки й ін.), що дозволяють уловлювати із забрудненого повітря всілякі хімічні речовини. Важливим достоїнством полімерних сорбентів є їх гідрофобність (волога повітря не концентрується в пастки й не заважає аналізу), і здатність зберігати протягом тривалого часу без зміни первісної состав проби.

Контроль концентрацій газо - і пароподібних домішок атмосферного повітря виробляється за допомогою газоаналізаторів, що дозволяють здійснювати миттєвий і безперервний контроль змісту в ньому шкідливих домішок. Для експресного визначення токсичних речовин використають універсальні газоаналізатори спрощеного типу (УГ-2, ГХ-2 й ін.), засновані на лінійно - колористичнім методі аналізу. При просмоктуванні повітря через індикаторні трубки, заповнені твердою речовиною - поглиначем, відбувається зміна фарбування індикаторного порошку. Довжина фарбованого шару пропорційна концентрації досліджуваної речовини, вимірюваної по шкалі в мг/л.

Універсальний газовий аналізатор УГ-2 серійно вітчизняною промисловістю, що випускає, дозволяє визначити концентрацію 16 різних газів і пар. Погрішність виміру не перевищує +10 % й -10 % від верхньої межі кожної шкали.

Найбільш активною формою захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу викидів промислових підприємств є повної перехід до безвідхідного й маловідходними технологіям і виробництвам, це зажадає рішення цілого комплексу складних технологічних, конструкторських й організаційних завдань, заснованих на використанні новітніх науково - технічних досягнень.

Важливими напрямками екологизації промислового виробництва варто вважати: удосконалювання технологічних процесів і розробку нового обладнання з меншим рівням викидів домішок і відходів у навколишнє середовище; екологічну експертизу всіх видів виробництва й промислової продукції; у заміну токсичних відходів на нетоксичні; у заміну неутилізованих відходів на утилізовані; широкі застосування додаткових методів і засобів захисту навколишнього середовища .

Як додаткові засоби захисту застосовують: апарати й системи для очищення газових викидів, стічних вод від домішок ; глушителі шуму при скиданні газів в атмосферу; віброізоляція технологічного встаткування; екрани для захисту від ЭМП й ін. Ці засоби захисту постійно вдосконалюються й широко впроваджуються в технологічні й експлуатаційні цикли у всіх галузях народного господарства.

Додаткові засоби захисту навколишнього середовища застосовують на транспорті й пересувних енергоустановках. Це - глушителі, нейтралізатори газів, що відробили, ДВС, глушителі шуму компресорних установок і ГТДУ, віброізолятори рейкового транспорту й т.д.

6.8. Технічні й технологічні засоби захисту атмосфери від промислових забруднень. Шкідливі домішки в газах, що відходять, можуть бути представлені або у вигляді аерозолів, або в газоподібному або пароподібному стані. У першому випадку завдання очищення полягає в добуванні вмістовних в промислових газах зважених твердих і рідких домішок - пилу, диму, крапельок тумана й бризів. У другому випадку - нейтралізація газо - і пароподібних домішок.

Очищення від аерозолів здійснюється застосуванням електрофільтрів, методів фільтрації через різні пористі матеріали, гравітаційної або інерційної сепарації, способами мокрого очищення.

Очищення викидів від газо - і пароподібних домішок здійснюються методами адсорбції, абсорбції й хімічних методів. Основне достоїнство хімічних методів очищення - високий ступінь очищення.

Основні способи очищення викидів в атмосферу:

• Знешкодження викидів шляхом перекладу токсичних домішок, що втримуються в газовому потоці в менш токсичні або навіть нешкідливі речовини - це хімічний спосіб.

• Поглинання шкідливих газів і часток всією масою спеціальної речовини, називаного абсорбентом. Звичайно гази поглинаються рідиною, здебільшого водою або відповідними розчинами. Для цього використають прогін через пиловловлювач, що діє за принципом мокрого очищення, або застосовують розпилення води на дрібні краплі в так званих скруберах, де вода, розпорошуючись на краплі й, осаджуючись, поглинає гази.

• Очищення газів адсорбентами - тілами з великою внутрішньою або зовнішньою поверхнею. До них ставляться різні марки активних вугіль, силікагель, алюмогель.

• Для очищення газового потоку застосовуються окисні процеси, а також процеси каталітичного перетворення.

• Для очищення газів і повітря від пилу застосовуються електрофільтри. Вони являють собою порожню камеру, усередині якої розташовані системи електродів. Електричним полем притягаються дрібні частки пилу й сажі, а також іони, що забруднює речовини.

Сполучення різних способів очищення повітря від забруднень дозволяє досягати ефекту очищення промислових газоподібних і твердих викидів.

Гравітаційні пиловловлювачі (рис. 6.1) є найбільш простими й дешевими очисними пристроями. Запилене повітря подається через вхідний патрубок 1, зустрівши на своєму шляху перешкоди 2, зменшує швидкість. Частки пилу в результаті зменшення швидкості й під дією своєї ваги осідають у бункері 3, а очищене повітря виходить через патрубок 4 в атмосферу.

Гравітаційні камери застосовують для осідання лише великого пилу. Частки пилу менше 10 мкм практично не осідають у цих камерах, а в інтервалі розміру фракцій 10 - 100 мкм ефективність осідання не перевищує 40 %.

Швидкість осідання великих часток пилу можна визначити по формулі:

де _чп, _п — щільність відповідно матеріалу часток пилу й повітря, мг/м³; k — коефіцієнт, що залежить від форми часток, при квадратному поперечному перерізі k = 1,1, при прямокутному — 0,9; h - товщина часток, мм.

За час перебування частки в камері повинне відбутися її осідання:

де  - час перебування частки пилу в камері, сек.;

H₀ — висота осідання, м.

Рис. 6.1 - Загальна схема гравітаційного пиловловлювача:

1 - вхідний патрубок; 2 - перешкоди; 3 - бункер; 4 - вихідний патрубок

Довжина гравітаційної камери з урахуванням фактичної швидкості руху запиленого повітря повинна бути не менше довжини, що розраховується по формулі:

де d - діаметр частки, мкм.

Інерційні пиловловлювачі (рис. 6.2) придбали широке застосування за назвою циклони. На практиці добре себе зарекомендували циліндрові (ЦН-П, ЦН-15, ЦН-24, ЦН-2) і конічні (СК-ЦН-34, СК-СН-34-М, СДК-ЦН-33) циклони. Принцип роботи їх такий. Потік запиленого повітря вводиться в циклон через вхідний патрубок 1 по дотичній до внутрішньої поверхні корпуса, що визначає зворотно-поступальний рух уздовж корпуса до бункера 3. Під дією відцентрової сили частки пилу на стінці циклона утворять пиловий шар, що разом із частиною повітря попадає в бункер.

Величину відцентрової сили визначають по формулі:

де А — постійний безрозмірний коефіцієнт; _r — щільність часток, мг/м³; d — діаметр часток, мкм; V_m — тангенціальна складова швидкості руху часток, м/с; r — радіус часток, мкм; R — радіус циклона, м; п — постійна, котра залежить від радіуса циклона й робочої температури; Н_ц — висота циклона, м.

Рис. 6.2 - Загальна схема циклона:

1 - вхідний патрубок; 2 - верхній отвір; 3 - бункер

Відділення часток пилу від повітря відбувається при повороті повітряного потоку в бункері на 180°. Звільнившись від пилу, повітряний потік утворить вихор і виходить із бункера, даючи початок виходу повітря, що залишає циклон через верхні отвори 2.

Для нормальної роботи циклона необхідна герметичність бункера. В іншому випадку пил з потоком повітря буде виходити через верхні вихідні отвори (канали). Для всіх циклонів бункера повинні мати циліндрову форму діаметром, що рівняється 1,5D — для циліндрових, і (1,1 - 1,2) D — для конічних циклонів (D — внутрішній діаметр циклона). Висота циліндрової частини бункера становить 0,8D.

Для очищення значних мас повітря застосовують батарейні циклони БЦ-2; ЦРБ-150У и ін.

Батарейні циклони складаються з декількох циклонних елементів малого діаметра, об'єднаних в одному корпусі, які мають загальне підведення повітря, а також загальний бункер-збирач.

Очищення повітря в батарейних циклонах засновані на використанні відцентрових сил.

Коефіцієнт корисної дії циклонів залежить від концентрації й розмірів часток пилу. Середня ефективність об чищення повітря становить 98 % при розмірі часток 30 - 40 мкм, 80 % - при 10 мкм й 60 % - при 4 - 5 мкм.

Значне поширення на підприємствах одержують ротаційні, протипотокові ротаційні й радіальні пиловловлювачі.

Добре себе зарекомендували на підприємствах тканеві пиловловлювачі (рис. 6.3), застосовуються для середнього й тонкого одноступінчастого очищення повітря від дрібного сухого пилу (при початкової запиленості більше 200 мг/м³). При дуже великий запиленості повітря (більше 5000 мг/м³) тканеві пиловловлювачі використають як вторинні ступені очищення.

Рис. 6.3 - Загальна схема тихорєцького пиловловлювача;

1 - повітровод; 2 - канал для продувки; 3 - струшуючий механізм;

4 - колектор; 5 - металевий корпус; 6 - рукави-фільтри;

7 - бункер; 8 - шнек

Тканеві пиловловлювач складається з розбірного металевого корпуса 5, розділеного на кілька вертикальних перегородок. У кожній секції розташовуються циліндрові рукави-фільтри 6 з вельвету, фланелі або сукна. Тканеві фільтри характеризуються високою ефективністю очищення повітря від пороху (98 % і вище).

Принцип роботи тихорєцького пиловловлювача такий. Запилене повітря попадає повітроводом 1 у повітророзподільну коробку бункера 7, звідки надходить у рукава 6. Пройшовши фільтрацію, повітря подається в міжрукавний простір, а потім у колектор 4. Пил осідає на внутрішній поверхні рукавів, звідки віддаляється за допомогою струшуючого механізму 3 або продувається потоком повітря від спеціального вентилятора через канал 2. Пил з рукавів попадає в бункер 7, звідки за допомогою шнека 8 транспортується за межі циклона.

Одним з найкращих видів очищення повітря від пилу й тумана є електричне очищення. Цей процес очищення побудований на ударній іонізації повітря в зоні розряду, що коронує, передачі заряду іонів частками пилу, осіданні їх на осаджуючим і електродах, що коронують, електричних пиловловлювачів (рис. 6.4).

Електричні пиловловлювачі знайшли широке застосування для очищення повітря від дуже дрібних часток пилу розміром 0,01 мкм і менше. Вони розділяються на одноступінчасті й двоступінчасті. Харчуються постійним струмом високої напруги — 60 - 100 кв.

До складу електричного пиловловлювача входять: вхідний патрубок 1, що осаджує 2, і електроди 3, що коронують, ізолятор 4, що виходить у патрубок 5 і бункер 6.

Основними силами, які визначають рух часток пилу до осаджуючого електрода, є: аеродинамічні сили, сили притягання й сили тиску електричного "вітру".

Рис. 6.4 - Загальна схема електрофільтра:

1 - вхідний патрубок; 2 - осаджуючий електрод; 3 – електрод, що коронує; 4 - ізолятор; 5 - вихідний патрубок; 6 - бункер

Отже, при подачі запиленого повітря через вхідний патрубок 1 відбувається заряджання часток пилу, які рухаються до осаджуючого електрода 2 під впливом аеродинамічних й електричних сил, а позитивно заряджені частки пилу осідають на негативному електроді, що коронує, 3. Оскільки обсяг зовнішньої зони розряду, що коронує, набагато перевищує обсяг внутрішньої, то більшість часток пилу заряджається негативно. Тому основна маса пилу осідає на позитивному електроді (стінках корпуса пиловловлювача), а лише відносно незначна - на негативному електроді. При цьому особливого значення набуває електричний опір шарів пилу.

Пил з малим питомим електричним опором (р < 104 Ом∙м³) при дотику до електродів миттєво губить свій заряд і здобуває заряд, що відповідає знаку електрода; після чого між електродом і частками пилу виникає сила відштовхування. Цій силі протидіє лише сила адгезії, але якщо вона недостатня, то різко зменшується ефективність очищення. Пил зі значним електричним опором важче вловлюється в електрофільтрах, оскільки розрядка часток пороху проходить повільно. Тому в реальних умовах з метою зниження електричного опору цих часток воложать запорошене повітря перед подачею, його у фільтр, збільшивши, таким чином, ефективність очищення. Саме тому в промисловості використають кілька типових конструкцій сухих і мокрих пиловловлювачів. Електроди сухих пиловловлювачів періодично очищають струшуючими механізмами, а мокрих - підігріванням водяною парою.

Інженерна практика засвідчує, що існуючі пилоочисні пристрої не завжди забезпечують необхідне очищення повітря від пилу. Відомо, що чим менше частки пилу, тим важче їх уловлювати, а осідання часток розміром менше 1 мкм стає практично неможливим. Тому в промисловості часто застосовують метод акустичної коагуляції, що базується на збільшенні розмірів і маси часток пороху під дією ультразвукових коливань.

На рис. 6.5 наведена схема форсуночного скрубера, що є різновидом скрубера Вентурі. Принцип роботи його полягає в наступному. Повітряний потік по патрубку 3 подається на дзеркало води, де осідають самі великі частки пилу. дрібнодисперсна пил, розподіляючись по всьому перетині корпуса 1, піднімається нагору назустріч потоку крапель, що подається в скрубер через форсуночні пояса 2. Ефективність очищення у форсуночних скруберах невисока (0,6 - 0,7).

Рис. 6.5 - Схема форсуночного скрубера

1 - корпус; 2 - форсуночні пояси; 3 - патрубок

Відцентрові скрубери батарейного типу (рис. 6.6) застосовують для мокрого очищення нетоксичних і невибухонебезпечних повітряних потоків від пилу. Принцип роботи таких пиловловлювачів полягає в наступному.

При подачі запиленого повітря через вхідний патрубок 5 частки пилу відкидаються на плівку рідини 2 відцентровими силами, які виникають при обертанні повітряного потоку в скрубери за рахунок тангенціального розміщення вхідного патрубка. Плівка рідини товщиною не менше 0,3 мм утвориться подачею води через сопло 1 і безупинно стікає вниз, затягуючи частки пилу в бункер 4. Ефективність очищення повітря в таких скруберах залежить від діаметра їхнього корпуса, швидкості повітря у вхідному патрубку й дисперсності пилу.

Рис. 6.6 - Відцентровий скрубер батарейного типу:

1 - сопло; 2 - плівка рідини; 3 - корпус; 4 - бункер;

5 - вхідний патрубок

На підприємствах знаходять застосування п'ять основних методів очищення атмосферного повітря від пар розчинників, розріджувачів (ацетону, бензолу, ксилолу толуолу, формальдегіду, аміаку тощо), газів й інших шкідливих речовин, а саме: абсорбція; адсорбція; хемосорбція; термічна нейтралізація; каталітичне знешкодження тощо.

Абсорбцію часто називають у техніці скруберним процесом очищення. Принцип цього методу полягає в поділі газоповітряній суміші на складові частини поглинання одного або декількох газових компонентів (абсорбентів) цієї суміші рідким поглиначем (абсорбентом) з утворенням розчину. Руйнуючою силою при цьому є інгредієнт концентрації на границі фаз "рідина^-рідину-газ-рідина". Розчинений у рідині абсорбент у результаті дифузії, проникає у внутрішні шари абсорбенту. Даний процес визначається величиною поверхні поділу фаз, турбулентністю потоків і коефіцієнтом дифузії. Головною умовою при виборі абсорбенту є розчинність у ньому добутого компонента і її залежність від температури й тиску.

Так, наприклад, для видалення з технологічних викидів аміаку, хлористого або фтористого водню як поглинальну рідину застосовують воду, рідше - сірчану кислоту або грузле масло й ін.

На рис. 6.7 наведена схема абсорбера. В абсорбер через патрубок 1 надходить загазоване повітря з максимальним парціальним тиском, проходить через шар рідини 5 (у вигляді пухирців) і виходить через патрубок 3 з мінімальним парціальним тиском. Поглинаюча рідина проти потоку надходить в апарат через розприскується 4 і виходить через патрубок 7. Процес абсорбції є гетерогенним, котрий протікає на границі "рідина^-рідину-газ-рідина", тому для його прискорення застосовують різні пристрої, які збільшують площу контактного газу з рідиною.

Для підвищення ефективності, очищення повітря від пар розчинників, розріджувачів і газів застосовують хімічні поглиначі у вигляді водяних розчинів електролітів (кислот, солей, лугів тощо). Наприклад, для очищення повітря від діоксиду сірки як поглинача (нейтралізатора) застосовують розчин лугу, у результаті реакції одержують сіль:

Рис. 6.7 - Схема абсорбера для очищення атмосферного повітря від газів і легких компонентів лакофарбових матеріалів:

1 - вхідний патрубок; 2 - патрубок для подачі рідини;

3 - вихідний патрубок; 4 - розприскувач рідини (поглинача);

5 - поглинач; 6 - опорні ґрати; 7 - патрубок для відводу рідини.

Каталітичне очищення. Для зниження токсичності двигунів внутрішнього згоряння в транспортних засобах застосовують нейтралізатори вихлопних газів (рис. 6.8). Нейтралізатор — це додатковий пристрій, що вводиться у випускну систему двигуна для зниження токсичності вихлопних газів.

В інженерній практиці найпоширенішими є каталітичні нейтралізатори. Робота таких нейтралізаторів полягає в глибокому (90 %) окислюванні окису вуглецю й вуглеводнів у широкому інтервалі температур (250 - 800 °С) у присутності вологи, з'єднань сірки й свинцю.

В нейтралізаторах використають, як правило, платинові каталізатори, які прискорюють різні реакції. Каталізатори такого типу характеризуються низькими температурами на початковій стадії ефективної роботи, високої температуростійкістю, довговічністю при високих швидкостях газового потоку. Однак нейтралізатори із платиновими каталізаторами є досить дорогими. Тому в сучасних нейтралізаторах використають більше дешеві каталізатори, виготовлені із з'єднань Fe₂O₃, З₃ПРО₄, Сг₂ПРО₃ або МnО₂. Такі нейтралізатори працюють в умовах більших температурних перепадів, вібраційних навантажень й агресивного середовища.

На рис. 6.9. наведена схема каталітичного нейтралізатора для автомобіля з дизельним двигуном внутрішнього згоряння.

Конструкція нейтралізатора має вигляд "труби в трубі". Реактор складається із зовнішніх і внутрішньої перфорованих ґрат, між якими розміщений шар гранульованого каталізатора.

По характері хімічних реакцій нейтралізатори такого типу діляться на: окисні (займисті), обновні, трикомпонентні (біфункціональні).

Рис. 6.8 - Схема установок для перетворення токсичних компонентів промислових відходів у нешкідливі речовини:

а - каталітичний реактор: 1 - рекуператор; 2 - контактний прибудуй; 3 - каталізатор; 4 - запалювач; 5 - підігрівник; б - установка для очищення повітря від пар формальдегіду: 1 - шеститарілкова колонка; 2 - вимірник аміаку, 3 - реактор; 4 - ємність; 5 - насос; 6 - збірник; 7 - вентилятор.

Рис. 6.9 - Схема каталітичного нейтралізатора:

1 - корпус; 2 - реактор; 3 - ґрати; 4 - теплоізоляція;

5 - каталізатор; 6 - фланець