Štetne nečistoće u izduvnim gasovima mogu biti predstavljene ili u obliku aerosola, ili u gasovitom ili parovitom stanju. U prvom slučaju, zadatak pročišćavanja je ekstrakcija suspendiranih čvrstih i tekućih nečistoća sadržanih u industrijskim plinovima - prašine, dima, kapljica magle i prskanja. U drugom slučaju - neutralizacija plinova i parnih nečistoća.
Čišćenje od aerosola vrši se pomoću elektrostatičkih filtera, metoda filtriranja kroz različite porozne materijale, gravitacionog ili inercijalnog odvajanja, metoda mokrog čišćenja.
Prečišćavanje emisija od gasovitih i parnih nečistoća vrši se adsorpcionim, apsorpcionim i hemijskim metodama. Glavna prednost hemijskih metoda čišćenja je visok stepen pročišćavanja.
Glavne metode čišćenja emisija u atmosferu:
Neutralizacija emisija pretvaranjem toksičnih nečistoća sadržanih u struji plina u manje toksične ili čak bezopasne tvari je kemijska metoda.
Apsorpcija štetnih plinova i čestica cijelom masom posebne tvari koja se naziva apsorbent. Obično se plinovi apsorbiraju u tekućini, uglavnom vodom ili odgovarajućim otopinama. Da bi to učinili, koriste se čišćenje kroz sakupljač prašine, koji radi na principu mokrog čišćenja, ili prskanje vode u male kapi u takozvanim scruberima, gdje voda, raspršena u kapi i taložena, upija plinove.
Pročišćavanje plinova adsorbentima - tijela s velikom unutrašnjom ili vanjskom površinom. To uključuje različite marke aktivnog uglja, silika gel, alumogel.
Za pročišćavanje struje plina koriste se oksidativni procesi, kao i procesi katalitičke konverzije.
Elektrostatički filteri se koriste za čišćenje plinova i zraka od prašine. Oni su šuplja komora sa sistemima elektroda unutra. Električno polje privlači male čestice prašine i čađi, kao i ione zagađivača.
Kombinacija različitih metoda prečišćavanja vazduha od zagađenja omogućava postizanje efekta prečišćavanja industrijskih gasovitih i čvrstih emisija.
Gravitacioni sakupljači prašine(Sl. 6.1) su najjednostavniji i najjeftiniji uređaji za čišćenje. Prašnjavi vazduh se dovodi kroz ulaz 1 nailazeći na prepreke na putu 2 , smanjuje brzinu. Čestice prašine, kao rezultat smanjenja brzine i pod utjecajem njihove težine, talože se u spremniku 3 , a pročišćeni zrak izlazi kroz cijev 4 u atmosferi.
1 - ulazna cijev; 2 - barijere; 3 - bunker; 4 - izlazna cijev
Slika 6.1 - Opća shema gravitacionog sakupljača prašine
Gravitacione komore se koriste za taloženje samo krupne prašine. Čestice prašine manje od 10 µm praktično se ne talože u ovim komorama, a u rasponu frakcija 10-100 µm efikasnost taloženja ne prelazi 40%.
Brzina taloženja velikih čestica prašine može se odrediti formulom:
, gospođa,
gdje r chp, r p - gustina materijala od čestica prašine i zraka, mg/m 3;
k- koeficijent, koji zavisi od oblika čestica, sa kvadratom presjek k= 1,1, sa pravougaonim - 0,9;
h- debljina čestica, mm.
Tokom boravka čestica u komori, ona se mora taložiti:
gdje t- vrijeme zadržavanja čestica prašine u komori, sec;
H 0 – visina stajanja, m.
Dužina gravitacione komore, uzimajući u obzir stvarnu brzinu kretanja prašnjavog zraka, ne smije biti manja od dužine koja se izračunava po formuli:
,
gdje d- prečnik čestica, mikrona.
Inercijski sakupljači prašine(Sl. 6.2) su postale u širokoj upotrebi pod nazivom cikloni. U praksi su se dobro dokazali cilindrični (TsN-P, TsN-15, TsN-24, TsN-2) i konusni (SK-TsN-34, SK-SN-34-M, SDK-TsN-33) cikloni. Ovako rade. Protok prašnjavog zraka se uvodi u ciklon kroz ulaz 1 tangencijalno na unutrašnju površinu tijela, što određuje povratno kretanje duž tijela do spremnika 3 . Pod uticajem centrifugalna Sile čestica prašine na zidu ciklona formiraju sloj prašine, koji zajedno s dijelom zraka ulazi u spremnik.
1 - ulazna cijev; 2 - gornja rupa; 3 - bunker
Slika 6.2 - Opća shema ciklona
Veličina centrifugalne sile određena je formulom:
, H,
gdje ALI - konstantni bezdimenzionalni koeficijent;
r r - gustina čestica, mg/m 3 ;
d- prečnik čestica, mikrona;
V m - tangencijalna komponenta brzine čestice, gospođa;
r- radijus čestice, mikrona;
R- radijus ciklona, m;
P - konstanta, koja zavisi od radijusa ciklona i Radna temperatura;
H c - visina ciklona, m.
Odvajanje čestica prašine od zraka nastaje kada se protok zraka u spremniku zakrene za 180°. Oslobođen prašine, protok vazduha formira vrtlog i izlazi iz rezervoara, što dovodi do izlaza vazduha, koji napušta ciklon kroz gornje rupe. 2.
Nepropusnost rezervoara je neophodna za normalan rad ciklona. U drugom slučaju, prašina sa strujom vazduha će izaći kroz gornje početne otvore (kanale). Za sve ciklone, bunkeri moraju biti cilindričnog oblika prečnika 1,5 D- za cilindar, i (1.1 - 1.2) D- za konične ciklone ( D je unutrašnji prečnik ciklona). Visina cilindričnog dijela rezervoara je 0,8 D.
Koristi se za pročišćavanje velikih količina zraka baterijski cikloni BC-2; TsRB-150U i drugi.
Akumulatorski cikloni se sastoje od nekoliko ciklonskih elemenata malog prečnika kombinovanih u jednom kućištu, koji imaju zajednički dovod vazduha, kao i zajednički sabirni rezervoar .
Pročišćavanje zraka u baterijskim ciklonima temelji se na korištenju centrifugalnih sila.
Efikasnost ciklona ovisi o koncentraciji i veličini čestica prašine. Prosječna efikasnost čišćenja zraka je 98% pri veličini čestica od 30 - 40 mikrona, 80% - u 10 mikrona i 60% - na 4 - 5 mikrona.
Rotacioni, protivtočni rotacioni i radijalni sakupljači prašine se široko koriste u preduzećima.
Dobro dokazano u preduzećima sakupljači prašine od tkanine(Sl. 6.3), koriste se za srednje i fino jednostepeno prečišćavanje vazduha od fine suhe prašine (sa početnim sadržajem prašine većim od 200 mg/m 3). Sa veoma visokim sadržajem prašine u vazduhu (više od 5000 mg/m 3) sakupljači prašine od tkanine se koriste kao sekundarni nivoi prečišćavanja.
Sakupljač prašine od tkanine sastoji se od sklopivog metalnog kućišta 5 podijeljen na nekoliko vertikalnih pregrada. Svaka sekcija sadrži cilindrične rukave-filtere 6 sumota, flanela ili tkanine. Tekstilne filtere karakteriše visoka efikasnost prečišćavanja vazduha od baruta (98% i više).
Princip rada sakupljača prašine od tkanine je sljedeći. Zrak pun prašine ulazi u kanal 1 u kutiju za distribuciju vazduha bunkera 7 odakle ulazi u rukave 6 . Nakon prolaska filtracije, zrak se dovodi u međurukovni prostor, a zatim u kolektor. 4 . Prašina se taloži na unutrašnjoj površini rukava, odakle se uklanja pomoću mehanizma za usitnjavanje 3 ili se puše strujom zraka iz posebnog ventilatora kroz kanal 2 . Prašina iz rukava ulazi u bunker 7 , odakle uz pomoć svrdla 8 transportuje van ciklona.
Jedan od najbolja vrsta pročišćavanje zraka od prašine i magle je električno čišćenje. Ovaj proces prečišćavanja zasniva se na udarnoj jonizaciji vazduha u zoni koronskog pražnjenja, prenosu naboja jona česticama prašine, njihovom taloženju na taložnoj i koronskoj elektrodi. električni kolektori prašine(Sl. 6.4).
Električni sakupljači prašine se široko koriste za čišćenje zraka od vrlo finih čestica prašine veličine 0,01 mikrona i manje. Dijele se na jednostepene i dvostepene. hraniti se jednosmerna struja visokog napona - 60 - 100 kV.
Sastav električnog sakupljača prašine uključuje: ulaznu cijev 1 opsade 2 i krunisanje 3 elektrode, izolator 4 , utičnica 5 i bunker 6.
Glavne sile koje predodređuju kretanje čestica prašine prema taložnoj elektrodi su: aerodinamičke sile, sile privlačenja i sile pritiska električnog "vjetra".
Stoga, kada se prašnjavi zrak dovodi kroz ulaznu cijev 1 čestice prašine su nabijene, koje se kreću prema taložnoj elektrodi 2 pod utjecajem aerodinamičkih i električnih sila, a pozitivno nabijene čestice prašine talože se na negativnoj koronskoj elektrodi 3 . Budući da je volumen vanjske zone koronskog pražnjenja mnogo veći od volumena unutrašnjeg, većina čestica prašine je negativno nabijena. Stoga se najveći dio prašine taloži na pozitivnoj elektrodi (stidovi kućišta sakupljača prašine), a samo relativno mala količina - na negativnoj koronskoj elektrodi. U ovom slučaju, električni otpor slojeva prašine je od posebne važnosti.
Prašina sa niskom električnom otpornošću ( R< 104 Ohm∙cm 3) pri dodiru elektroda momentalno gubi naelektrisanje i dobija naelektrisanje koje odgovara predznaku elektrode; nakon čega između elektrode i čestica prašine nastaje sila odbijanja. Ovoj sili se suprotstavlja samo sila prianjanja, ali ako je ona nedovoljna, onda se efikasnost čišćenja naglo smanjuje. Prašinu sa značajnim električnim otporom teže je uhvatiti u elektrofiltere, jer je pražnjenje barutnih čestica sporo. Dakle, u realnim uslovima, u cilju smanjenja električni otpor Ove čestice vlaže vazduh u prahu pre nego što se unese u filter, čime se povećava efikasnost prečišćavanja. Zbog toga industrija koristi nekoliko tipičnih dizajna suhih i mokrih sakupljača prašine. Elektrode suhih sakupljača prašine povremeno se čiste mehanizmom za tresenje, a mokrih - zagrijavanjem vodenom parom.
Inženjerska praksa potvrđuje da postojeći uređaji za čišćenje prašine ne pružaju uvijek potrebno pročišćavanje zraka od prašine. Poznato je da što su čestice prašine manje, to ih je teže zarobiti, a taloženje čestica manjih od 1 mikrona postaje gotovo nemoguće. Stoga se u industriji često koristi metoda akustične koagulacije koja se temelji na povećanju veličine i mase čestica praha pod djelovanjem ultrazvučnih vibracija.
Na sl. 6.5 je dijagram jet scrubber, što je vrsta Venturi čistača. Njegov princip rada je sljedeći. Protok vazduha kroz mlaznicu 3 se dovodi do površine vode, gdje se talože najveće čestice prašine. Fina prašina, raspoređena po cijelom poprečnom presjeku karoserije 1 , podiže se prema protoku kapljica, koje se kroz trake mlaznica ubacuju u čistač 2 . Efikasnost čišćenja kod perača sa mlaznicama je niska (0,6 - 0,7).
Baterijski centrifugalni perači (slika 6.6) se koriste za mokro čišćenje netoksičnih i neeksplozivnih strujanja zraka od prašine. Princip rada takvih sakupljača prašine je sljedeći.
Prilikom dovoda prašnjavog zraka kroz ulaznu cijev 5 čestice prašine se vraćaju na tečni film 2 centrifugalne sile koje nastaju kada se protok zraka rotira u čistače zbog tangencijalnog postavljanja ulazne cijevi. Tečni film debljine najmanje 0,3 mm nastaje protokom vode kroz mlaznicu 1 i kontinuirano teče prema dolje, povlačeći čestice prašine u spremnik 4 . Efikasnost prečišćavanja vazduha u takvim peračima zavisi od prečnika njihovog tela, brzine vazduha u ulaznoj cevi i disperzije prašine.
U preduzećima se koristi pet glavnih metoda čišćenja atmosferski vazduh od para rastvarača, razblaživača (aceton, benzol, ksilen toluen, formaldehid, amonijak, itd.), gasova i drugih štetnih materija i to: apsorpcija; adsorpcija; hemisorpcija; termička neutralizacija; katalitička neutralizacija i slično.
Apsorpcijačesto se u struci naziva procesom ribanja. Princip ove metode je razdvajanje gasno-vazduh mešavine na sastavne delove apsorpcije jedne ili više gasnih komponenti (apsorbenata) ove mešavine tečnim apsorbentom (apsorbentom) sa formiranjem rastvora. Destruktivna sila u ovom slučaju je koncentracija sastojka na granici faze gas-tečnost. Apsorbent otopljen u tečnosti kao rezultat difuzije prodire u unutrašnje slojeve upijača. Ovaj proces određena je veličinom površine za razdvajanje faza, turbulentnošću strujanja i koeficijentom difuzije. Glavni uvjet za odabir upijača je topljivost ekstrahirane komponente u njemu i njegova ovisnost o temperaturi i pritisku.
Na primjer, za uklanjanje amonijaka, klorovodika ili fluorida iz procesnih emisija, voda se koristi kao apsorbirajuća tekućina, rjeđe sumporna kiselina ili viskozno ulje, itd.
Na sl. 6.7 prikazuje dijagram apsorbera. U apsorber kroz cijev 1 gasoviti vazduh ulazi sa maksimalnim parcijalnim pritiskom, prolazi kroz sloj tečnosti 5 (u obliku mjehurića) i izlazi kroz mlaznicu 3 sa minimalnim parcijalnim pritiskom. Upijajuća tečnost ulazi u aparat protiv strujanja kroz prskalicu 4 i izlazi kroz cijev 7 . Proces apsorpcije je heterogen, koji se odvija na granici gas-tečnost, pa da bi se ubrzao, različiti uređaji, koji povećavaju površinu kontakta gasa sa tečnošću.
Za povećanje efikasnosti prečišćavanja vazduha od para rastvarača, razblaživača i gasova koriste se hemijski apsorberi u obliku vodenih rastvora elektrolita (kiseline, soli, alkalije, itd.). Na primjer, za pročišćavanje zraka od sumpor-dioksida kao apsorbera (neutralizatora), koristi se alkalna otopina, kao rezultat reakcije, dobiva se sol:
SO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O.
katalitičko čišćenje. Za smanjenje toksičnosti motora sa unutrašnjim sagorevanjem u vozila koriste se neutralizatori izduvnih gasova (slika 6.8). Converter- Ovo je dodatni uređaj koji se uvodi u izduvni sistem motora radi smanjenja toksičnosti izduvnih gasova.
1 - ulazna cijev; 2 – grana za dovod tečnosti;
3 - izlazna cijev; 4 – prskalica (apsorber);
5 - apsorber; 6 - potporna rešetka; 7 - razvodna cijev za ispuštanje tekućine
Slika 6.7 - Šema apsorbera za prečišćavanje atmosferskog vazduha od gasova i lakih komponenti farbanje materijala
a - katalitički reaktor: 1 - rekuperator; 2 - kontaktni priključak;
3 – katalizator; 4 - upaljač; 5 - grijač; b - instalacija za prečišćavanje vazduha od para formaldehida: 1 - kolona sa šest ploča; 2 – mjerač amonijaka, 3 – reaktor; 4 - kapacitet; 5 - pumpa; 6 - zbirka; 7 - ventilator
Slika 6.8 - Šema instalacija za konverziju toksičnih komponenti
industrijski otpad u bezopasne supstance
U inženjerskoj praksi najčešći su katalizatori. Rad takvih neutralizatora sastoji se u dubokoj (90%) oksidaciji ugljičnog monoksida i ugljikovodika u širokom temperaturnom rasponu (250 - 800 °C) u prisustvu vlage, sumpornih spojeva i olova.
U pravilu se u pretvaračima koriste platinasti katalizatori koji ubrzavaju različite reakcije. Katalizatore ovog tipa karakteriziraju niske temperature u početnoj fazi. efikasan rad, otpornost na visoke temperature, izdržljivost pri visokim brzinama protoka plina. Međutim, pretvarači s platinskim katalizatorima su prilično skupi. Stoga moderni pretvarači koriste jeftinije katalizatore napravljene od spojeva Fe 2 O 3 , Co 3 O 4 , Cr 2 O 3 ili MnO 2 . Takvi neutralizatori rade u uvjetima velikih temperaturnih razlika, vibracijskih opterećenja i agresivnog okruženja.
Na sl. 6.9 prikazuje dijagram katalizatora za automobil sa dizel motor unutrašnjim sagorevanjem. Dizajn neutralizatora ima oblik "cijevi u cijevi". Reaktor se sastoji od vanjske i unutrašnje perforirane rešetke, između kojih je postavljen sloj granuliranog katalizatora.
Prema prirodi hemijskih reakcija, neutralizatori ovog tipa se dele na: oksidativne (zapaljive), obnavljajuće, trokomponentne (bifunkcionalne).
1 - tijelo; 2 - reaktor; 3 - rešetka; 4 - toplotna izolacija; 5 – katalizator;
6 - prirubnica
Slika 6.9 - Šema katalizatora
1. Karakteristike atmosfere (sastav, struktura, vrijednost).
2. Izvori zagađenja vazduha i glavni zagađivači.
3. Posljedice zagađenja atmosfere (smog, kisele kiše, efekat staklene bašte, oštećenje ozona).
4. Zakonodavna zaštita atmosfere.
5. Arhitektonske i planske mjere zaštite atmosfere.
6. Tehnološke i sanitarno-tehničke mjere za zaštitu atmosfere.
7. Glavne metode i sredstva za čišćenje emisija u atmosferu.
8. Adsorpcija i prečišćavanje emisija u skruberima.
Predavanje 7. ZAŠTITA HIDROSFERE
7.1 Karakteristike hidrosfere
7.1.1 Status vodnih resursa
7.1.2 Svojstva vode kao ograničavajući faktor u ekosistemu
7.2 Značaj hidrosfere
7.3 Izvori i vrste zagađenja voda. industrijsko zagađenje
7.4 Posljedice zagađenja hidrosfere
7.5 Metode čišćenja hidrosfere
7.5.1 Samopročišćavanje mora i okeana
7.5.2 Čišćenje domaćinstva Otpadne vode
7.5.3 Tretman industrijskih otpadnih voda
7.6 Izbor nekih tehničko-tehnoloških sredstava zaštite hidrosfere od industrijskog zagađenja
7.7 Državni monitoring vodnih tijela i standardizacija u oblasti zaštite
Ključni koncepti i riječi: hidrosfera; endogene vode; fotoliza vode; osmotski pritisak; kruženje vode u prirodi; flotacija; biofilter
7.1 Karakteristike hidrosfere
Voda je jedna od najneverovatnijih supstanci na našoj planeti. Možemo ga vidjeti u čvrstom (snijeg, led), tekućem (rijeke, mora) i plinovitom (vodena para u atmosferi) stanju. Sve Živa priroda ne može bez vode, koja je prisutna u svim metaboličkim procesima. Sve tvari koje biljke apsorbiraju iz tla ulaze u njih samo u otopljenom stanju. U prirodi nema čiste vode. Ali pod eksperimentalnim uslovima čista voda lako se pregreva i prehlađuje, pri atmosferskom pritisku se postižu temperature od +200 i -33 o C.
Općenito, voda je inertno univerzalno otapalo, odnosno otapalo koje se ne mijenja pod utjecajem tvari koje otapa. Voda je kao rastvarač dipol sa velikim momentom (1,87), pod čijim uticajem međuatomske i međumolekulske sile na površini tijela uronjenih u vodu oslabe 80 puta. Ovo je najveća vrijednost od svih poznatih spojeva, što vodu čini najjedinstvenijim rastvaračem. Na primjer: popijemo čašu vode dnevno, tokom života konzumiramo 0,1 g čaše.
U vodi je nekada nastao život na našoj planeti. Zahvaljujući okeanima, na našoj planeti se odvija termoregulacija. Čovjek ne može živjeti bez vode. Konačno, unutra savremeni svet voda je jedan od najvažnijih faktora koji određuju raspored proizvodnih snaga, a vrlo često i sredstava za proizvodnju. Ministarstvo odbrane Engleske razvilo je doktrinu prema kojoj, u kratkom roku, pristup čistoj vodi za piće može postati uzrok oružanih sukoba.
Hidrosfera- vodena ljuska Zemlje koja rotira sa Zemljom i predstavlja skup okeana, mora, jezera, rijeka, ledenih formacija, podzemnih i atmosferskih voda. Hidrosfera objedinjuje sve slobodne vode koje se mogu kretati pod uticajem sunčeve energije i gravitacionih sila, prelaziti iz jednog stanja u drugo. Vode na zemlji su u stalnom kretanju
7.1.1 Status vodnih resursa(preuzeto iz 3. Svjetskog foruma o vodama, Kjoto, mart 2003.:
Totalna opskrba vodom na Zemlji ima oko 1400 miliona km 3. Od ovog ukupnog broja, 97,5% je slana voda u okeanima.
Nešto više od 2% sve vode, odnosno oko 28 miliona kubnih metara, pogodno je za ljudsku upotrebu. km 3. Od ove vode, oko: 69% je voda u obliku snijega i leda na Antarktiku, Arktiku i Grenlandu; 30% otpada na podzemne vode; 0,12% za površinske vode rijeka i jezera.
Pogodno za direktnu upotrebu računa se na 9.000 km 3 .
Potrošeno je 4000 km 3.
Dotok kontinentalnih voda u Svjetski okean (godišnji obnovljivi vodni resursi) iznosi 45 hiljada km3.
Geografska distribucija potrošnje vode:
- Azija: 55% sve vode.
- Sjeverna Amerika: 19%.
- Evropa: 9,2%.
- Afrika: 4,7%.
- Južna Amerika: 3,3%.
- Ostatak svijeta: 8,8%.
Po sektoru: Poljoprivreda- 70%, industrija - 22%, domaćinstvo – 8%.
Potrošnja vode dnevno po osobi(uzimajući u obzir sve sektore privrede) :
600l u Sjevernoj Americi i Japanu;
250 - 350l u Evropi;
10-20 litara u zemljama blizu Sahare.
Prosječni svjetski godišnji zahvat vode iz rijeka i podzemnih izvora iznosi 600m 3 po osobi, od čega je 50m 3 pije vodu ili 137 litara po osobi dnevno.
Dakle, važnost vode i hidrosfere - vodene ljuske Zemlje, ne može se precijeniti. Upravo sada, kada su stope rasta potrošnje vode enormne, kada neke zemlje već doživljavaju akutnu nestašicu slatke vode, pitanje smanjenja zagađenja slatke vode je posebno akutno.
Predavanje 11
Atmosferski zrak koji okružuje osobu je stalno izložen zagađenju. Vazduh proizvodnih prostorija zagađuje se emisijama iz procesne opreme ili tokom tehnoloških procesa bez lokalizacije otpadnih materija. Ventilacijski zrak koji se uklanja iz prostorija može uzrokovati zagađenje zraka u industrijskim objektima i naseljenim mjestima. Osim toga, zrak industrijskih objekata i naseljenih mjesta zagađen je tehnološkim emisijama iz radionica, emisijama iz termoelektrana i vozila.
Zrak za stanovanje je zagađen produktima sagorijevanja prirodnog plina i drugih goriva, isparenja rastvarača, deterdženti, drvene konstrukcije i sl., kao i otrovne tvari koje ulaze u stambene prostore uz dotok zraka za ventilaciju. AT ljetni period pri prosječnoj vanjskoj temperaturi od 20 0 C, oko 90% nečistoća vanjskog zraka prodire u stambene prostore, tokom prelaznog perioda na t = 25 0 C - 40%, u zimsko vrijeme– do 30%.
Izvori zagađenja atmosferskog vazduha u industrijskim prostorijama su:
1. U livnicama to su emisije prašine i gasova iz kupola, električnog luka i indukcijske peći, prostori za skladištenje i preradu punjenja (komponenti za livenje) i kalupnih materijala, prostori za izbijanje i čišćenje odlivaka.
2. U radnjama za kovanje i presovanje - prašina, ugljen monoksid, sumpor oksid i druge štetne materije.
3. U galvanskim radnjama - to su štetne materije u vidu sitne magle, para i gasova. Najintenzivnije štetne tvari se oslobađaju u procesima kiselog i alkalnog jetkanja. Kod nanošenja galvanskih premaza to je fluorovodonik itd.
4. Prilikom obrade metala na alatnim mašinama - prašina, magla, ulja i emulzije.
5. U oblastima zavarivanja i rezanja metala - prašina, gasovi (fluorovodonik i dr.).
6. U oblastima lemljenja i kalajisanja - otrovni gasovi (ugljen monoksid, fluorovodonik), aerosoli (olovo i njegova jedinjenja).
7. U farbarama - otrovne materije tokom odmašćivanja i aerosoli od lakova i boja.
8. Od rada raznih elektrana (ICE i dr.)
Za uklanjanje i čišćenje zraka u industrijskim prostorijama koriste se različiti sistemi za čišćenje i lokalizaciju štetnih tvari.
1. Uklanjanje toksičnih materija iz prostorija opštom ventilacijom;
2. Lokalizacija otrovnih materija u zoni njihovog nastanka lokalnom ventilacijom sa prečišćavanjem zagađenog vazduha u posebnim uređajima i njegovim vraćanjem u proizvodne ili kućne prostorije, ako je vazduh nakon čišćenja u uređaju usklađen sa regulatorni zahtjevi za dovod vazduha;
3. Lokalizacija toksičnih supstanci u zoni njihovog nastanka lokalnom ventilacijom, prečišćavanjem zagađenog vazduha u posebnim uređajima, ispuštanjem i disperzijom u atmosferu.
Slika 3
1 - izvori toksičnih materija;
2 - uređaji za lokalizaciju toksičnih materija (lokalno usisavanje);
3 - aparat za čišćenje.
4. Prečišćavanje emisija tehnoloških gasova u specijalnim uređajima; u nekim slučajevima, izduvni gasovi se razblažuju atmosferskim vazduhom pre nego što se ispuste;
5. Prečišćavanje izduvnih gasova iz elektrana (npr. motora sa unutrašnjim sagorevanjem) u specijalnim jedinicama, i emisija u atmosferu ili proizvodno područje (rudnici, kamenolomi, skladišta itd.).
U slučajevima kada stvarne emisije premašuju maksimalno dozvoljene emisije (MAE), uzimajući u obzir već postojeće zagađenje atmosfere ili, tačnije, njegove komponente koje već postoje u atmosferi, potrebno je koristiti uređaje za čišćenje gasova i nečistoća u emisionom sistemu.
Slika 4
1 – izvor toksičnih materija i procesnih gasova;
2 - aparat za čišćenje;
3 - cijev za disperziju emisija;
4 - uređaj (duhalo za dovod zraka za razrijeđene emisije).
Uređaji za čišćenje ventilacije i tehnoloških emisija u atmosferu dijele se na:
Sakupljači prašine (suhi, električni, mokri filteri);
Eliminatori magle (male brzine i velike brzine);
Aparati za hvatanje para i plinova (apsorpcija, hemisorpcija, apsorpcija i neutralizatori);
Višestepeni uređaji za čišćenje (hvatači prašine i gasa, hvatači magle i čvrstih nečistoća, višestepeni hvatači prašine).
Suvi sakupljači prašine - cikloni - naširoko se koriste za čišćenje plinova od čestica.
Elektrostatički filteri su najsavršeniji način za pročišćavanje plinova od čestica prašine i magle suspendiranih u njima.
Različiti filteri se koriste za fino prečišćavanje plinova od čestica i tekućine koja pada.
Vlažni plinski skruberi imaju široku upotrebu a koriste se za čišćenje od fine prašine sa d 2 ≥ 0,3 μm, kao i za čišćenje od prašine zagrejanih i eksplozivnih gasova.
Za čišćenje zraka od magle kiselina, lužina, ulja i drugih tekućina koriste se vlaknasti filteri.
Metoda apsorpcije - prečišćavanje gasova iz gasova i para - zasniva se na apsorpciji ovih potonjih tečnošću. Odlučujući uslov za primenu ove metode je rastvorljivost gasova i para u vodi. To mogu biti, na primjer, tehnološke emisije amonijaka, hlora ili fluorovodonika.
Rad hemisorbera zasniva se na apsorpciji gasova i para tečnim ili čvrstim apsorberima sa stvaranjem slabo rastvorljivih i nisko isparljivih hemijskih jedinjenja (gasovi iz azotnih oksida i kiselih para).
Metoda apsorpcije zasniva se na sposobnosti nekih finih čvrstih materija kao apsorbenta (aktivirana glinica, silika gel, aktivirana glinica itd.) da ekstrahuju i koncentrišu pojedinačne komponente emisije gasova mešavine na svojoj površini. Koriste se za čišćenje vazduha od para rastvarača, etera, acetona, raznih ugljovodonika itd. Apsorbenti se široko koriste u respiratorima i gas maskama.
Termička neutralizacija se temelji na sposobnosti zapaljivih plinova i para koji su dio ventilacije i procesnih emisija da izgaraju i stvaraju manje toksične tvari.
Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod
Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.
Hostirano na http://www.allbest.ru/
Ministarstvo prosvjete i nauke Ruska Federacija
Federalna državna budžetska obrazovna ustanova
visoko stručno obrazovanje
"Don State Technical University" (DSTU)
Načini i sredstva zaštite atmosfere i procjena njihove djelotvornosti
Izvedeno:
student MTS grupe IS 121
Kolemasova A.S.
Rostov na Donu
Uvod
2. Mehaničko čišćenje gasova
Korišteni izvori
Uvod
Atmosferu karakteriše izuzetno velika dinamičnost, kako zbog brzog kretanja vazdušnih masa u bočnom i vertikalnom pravcu, tako i zbog velikih brzina, raznih fizičkih i hemijskih reakcija koje se u njoj odvijaju. Atmosfera se vidi kao ogroman "hemijski kotao", na koji utiču brojni i promenljivi antropogeni i prirodni faktori. Plinovi i aerosoli koji se ispuštaju u atmosferu su vrlo reaktivni. Prašina i čađ koji nastaju tokom sagorevanja goriva, šumski požari apsorbuju teške metale i radionuklide i, kada se talože na površini, mogu da zagade ogromna područja i uđu u ljudsko telo kroz respiratorni sistem.
Zagađenje atmosfere je direktno ili indirektno unošenje bilo koje supstance u nju u tolikoj količini koja utiče na kvalitet i sastav vanjskog zraka, nanoseći štetu ljudima, živoj i neživoj prirodi, ekosistemima, građevinski materijal, prirodni resursi - cjelokupna okolina.
Prečišćavanje vazduha od nečistoća.
Za zaštitu atmosfere od negativnog antropogenog utjecaja primjenjuju se sljedeće mjere:
Ekologizacija tehnoloških procesa;
Pročišćavanje emisija plinova od štetnih nečistoća;
Disipacija gasovitih emisija u atmosferu;
Uređenje zona sanitarne zaštite, arhitektonsko-planska rješenja.
Tehnologija bez otpada i malo otpada.
Ekologizacija tehnoloških procesa je stvaranje zatvorenih tehnoloških ciklusa, bezotpadnih i niskootpadnih tehnologija koje isključuju ulazak štetnih zagađivača u atmosferu.
Najpouzdaniji i najekonomičniji način zaštite biosfere od emisije štetnih plinova je prelazak na proizvodnju bez otpada, odnosno tehnologije bez otpada. Termin „bezotpadna tehnologija“ prvi je predložio akademik N.N. Semenov. Podrazumeva stvaranje optimalnih tehnoloških sistema sa zatvorenim materijalnim i energetskim tokovima. Ovakva proizvodnja ne bi trebala imati otpadne vode, štetne emisije u atmosferu i čvrsti otpad, te ne bi trebala trošiti vodu iz prirodnih rezervoara. Odnosno, razumeju princip organizacije i funkcionisanja industrije, uz racionalno korišćenje svih komponenti sirovina i energije u zatvorenom ciklusu: (primarne sirovine - proizvodnja - potrošnja - sekundarne sirovine).
Naravno, koncept „proizvodnje bez otpada“ je donekle proizvoljan; ovo je idealan proizvodni model, jer je u realnim uslovima nemoguće potpuno eliminisati otpad i osloboditi se uticaja proizvodnje na okruženje. Preciznije, takve sisteme treba nazvati niskootpadnim sistemima, koji daju minimalne emisije, u kojima će šteta za prirodne ekosisteme biti minimalna. Tehnologija niske razine otpada je međukorak u stvaranju proizvodnje bez otpada.
1. Razvoj neotpadnih tehnologija
Trenutno je identificirano nekoliko glavnih pravaca zaštite biosfere, koji u konačnici dovode do stvaranja tehnologija bez otpada:
1) razvoj i implementacija fundamentalno novih tehnoloških procesa i sistema na kojima funkcionišu zatvorena petlja, omogućavajući da se isključi stvaranje glavne količine otpada;
2) preradu otpada proizvodnje i potrošnje kao sekundarne sirovine;
3) stvaranje teritorijalno-industrijskih kompleksa sa zatvorenom strukturom materijalnih tokova sirovina i otpada unutar kompleksa.
Važnost ekonomične i racionalne upotrebe prirodni resursi ne zahtijeva opravdanje. Potreba za sirovinama u svijetu stalno raste, čija proizvodnja postaje sve skuplja. Budući da je međusektorski problem, razvoj tehnologija sa malo otpada i bez otpada i racionalno korištenje sekundarnih resursa zahtijevaju međusektorske odluke.
Razvoj i implementacija fundamentalno novih tehnoloških procesa i sistema koji rade u zatvorenom ciklusu, koji omogućavaju da se isključi stvaranje glavne količine otpada, glavni je pravac tehničkog napretka.
Prečišćavanje gasnih emisija od štetnih nečistoća
Emisije gasova se klasifikuju prema organizaciji odvođenja i kontrole - na organizovane i neorganizovane, prema temperaturi na grejane i hladne.
Organizovana industrijska emisija je emisija koja ulazi u atmosferu kroz posebno izgrađene gasovode, vazdušne kanale, cevi.
Neorganizirane se odnose na industrijske emisije koje ulaze u atmosferu u obliku neusmjerenih tokova plina kao rezultat curenja opreme. Nedostatak ili nezadovoljavajući rad opreme za usisavanje plina na mjestima utovara, istovara i skladištenja proizvoda.
Za smanjenje zagađenja zraka industrijskim emisijama koriste se sistemi za prečišćavanje plina. Prečišćavanje gasova se odnosi na izdvajanje iz gasa ili prevođenje u bezopasno stanje zagađivača koji dolazi iz industrijskog izvora.
2. Mehaničko čišćenje gasova
Uključuje suhe i mokre metode.
Prečišćavanje gasova u suvim mehaničkim sakupljačima prašine.
Suhi mehanički sakupljači prašine uključuju uređaje koji koriste različite mehanizme taloženja: gravitacijski (komora za taloženje prašine), inercijalni (komore u kojima se prašina taloži kao rezultat promjene smjera strujanja plina ili postavljanja prepreke na putu) i centrifugalna.
Gravitaciono taloženje se zasniva na taloženju suspendovanih čestica pod dejstvom gravitacije kada se prašnjavi gas kreće malom brzinom bez promene smera strujanja. Proces se odvija u kanalima za taloženje gasa i komorama za taloženje prašine (sl. 1). Da bi se smanjila visina taloženja čestica u komorama za taloženje, postavljeno je više horizontalnih polica na udaljenosti od 40-100 mm, razbijajući tok plina u ravne mlaznice. Gravitaciono taloženje je efikasno samo za velike čestice prečnika većeg od 50-100 mikrona, a stepen prečišćavanja nije veći od 40-50%. Metoda je prikladna samo za prethodno, grubo prečišćavanje plinova.
Komore za taloženje prašine (slika 1). Pod dejstvom gravitacije dolazi do taloženja čestica suspendovanih u struji gasa u komorama za taloženje prašine. Najjednostavniji dizajn aparata ovog tipa su kanali za taloženje gasa, ponekad opremljeni vertikalnim pregradama za bolje taloženje čvrstih čestica. Komore za taloženje prašine s više polica se široko koriste za čišćenje vrućih plinova iz peći.
Komora za taloženje prašine se sastoji od: 1 - ulazne cijevi; 2 - izlazna cijev; 3 - tijelo; 4 - rezervoar suspendovanih čestica.
Inercijalno taloženje se zasniva na težnji suspendovanih čestica da zadrže svoj prvobitni smer kretanja kada se promeni smer strujanja gasa. Od inercijalnih uređaja najčešće se koriste lamelasti kolektori prašine sa velikim brojem utora (lamele). Gasovi se otprašuju, izlaze kroz pukotine i mijenjaju smjer kretanja, brzina plina na ulazu u aparat je 10-15 m/s. Hidraulički otpor aparata je 100-400 Pa (10-40 mm vodenog stupca). Čestice prašine sa d< 20 мкм в жалюзийных аппаратах не улавливаются. Степень очистки в зависимости от дисперсности частиц составляет 20-70%. Инерционный метод можно применять лишь для грубой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода - быстрое истирание или забивание щелей.
Ovi uređaji su jednostavni za proizvodnju i rukovanje, široko se koriste u industriji. Ali efikasnost hvatanja nije uvijek dovoljna.
Centrifugalne metode prečišćavanja gasa zasnivaju se na delovanju centrifugalne sile koja nastaje rotacijom gasne struje koja se čisti u aparatu za prečišćavanje ili rotacijom delova samog aparata. Kao centrifugalni čistači prašine koriste se cikloni (sl. 2) različitih tipova: baterijski cikloni, rotirajući sakupljači prašine (rotokloni) itd. Cikloni se najčešće koriste u industriji za taloženje čvrstih aerosola. Ciklone karakterizira visoka produktivnost plina, jednostavan dizajn i pouzdan rad. Stepen uklanjanja prašine zavisi od veličine čestica. Za ciklone visoke produktivnosti, posebno akumulatorske ciklone (s kapacitetom većim od 20.000 m 3 /h), stepen prečišćavanja je oko 90% sa prečnikom čestica d > 30 μm. Za čestice sa d = 5–30 µm stepen prečišćavanja je smanjen na 80%, a za d == 2–5 µm manji je od 40%.
čišćenje industrijskog otpada atmosfere
Na sl. 2, zrak se uvodi tangencijalno u ulaznu cijev (4) ciklona, koji je vrtložni aparat. Ovdje formirani rotirajući tok spušta se duž prstenastog prostora formiranog od cilindričnog dijela ciklona (3) i ispušne cijevi (5) u njegov konusni dio (2), a zatim, nastavljajući rotaciju, izlazi iz ciklona kroz ispušnu cijev. . (1) - izlaz za prašinu.
Aerodinamičke sile savijaju putanju čestica. Tokom rotacijskog kretanja prašnjavog toka naniže, čestice prašine dopiru do unutrašnje površine cilindra i odvajaju se od toka. Pod uticajem gravitacije i zavlačećim dejstvom strujanja, odvojene čestice se spuštaju i prolaze kroz otvor za prašinu u rezervoar.
Veći stepen prečišćavanja vazduha od prašine u poređenju sa suvim ciklonom može se postići kod sakupljača prašine mokrog tipa (slika 3), u kojima se prašina hvata kao rezultat kontakta čestica sa tečnošću za vlaženje. Ovaj kontakt se može izvesti na navlaženim zidovima koje struji vazduh, na kapljicama ili na slobodnoj površini vode.
Na sl. 3 prikazuje ciklon vodenog filma. Prašnjavi vazduh se dovodi kroz vazdušni kanal (5) do donjeg dela aparata tangencijalno brzinom od 15-21 m/s. Vrtložni tok zraka, krećući se prema gore, nailazi na film vode koji teče niz površinu cilindra (2). Pročišćeni vazduh se ispušta iz gornjeg dela aparata (4) takođe tangencijalno u pravcu rotacije protoka vazduha. Ciklon vodenog filma nema ispušnu cijev karakterističnu za suhe ciklone, što omogućava smanjenje promjera njegovog cilindričnog dijela.
Unutrašnja površina ciklona se kontinuirano navodnjava vodom iz mlaznica (3) postavljenih po obodu. Vodeni film na unutrašnjoj površini ciklona mora biti kontinuiran, pa se mlaznice postavljaju tako da su mlazovi vode usmjereni tangencijalno na površinu cilindra u smjeru rotacije strujanja zraka. Prašina zarobljena vodenim filmom teče zajedno s vodom u konusni dio ciklona i uklanja se kroz razvodnu cijev (1) uronjenu u vodu korita. Taložena voda se ponovo dovodi u ciklon. Brzina vazduha na ulazu ciklona je 15-20 m/s. Efikasnost ciklona sa vodenim filmom je 88-89% za prašinu veličine čestica do 5 mikrona, i 95-100% za prašinu sa većim česticama.
Ostale vrste centrifugalnih sakupljača prašine su rotoklon (sl. 4) i skruber (sl. 5).
Ciklonski uređaji su najčešći u industriji, jer nemaju pokretne dijelove u uređaju i visoku pouzdanost na temperaturama plina do 500 0 C, suvo sakupljanje prašine, gotovo konstantan hidraulički otpor uređaja, jednostavnost izrade, visok stepen prečišćavanja .
Rice. 4 - Prečistač plina sa centralnom odvodnom cijevi: 1 - ulazna cijev; 2 - rezervoar sa tečnošću; 3 - mlaznica
Prašnjavi plin ulazi kroz centralnu cijev, velikom brzinom udara o površinu tekućine i, okrećući se za 180°, uklanja se iz aparata. Čestice prašine prodiru u tečnost nakon udara i periodično ili kontinuirano se ispuštaju iz aparata u obliku mulja.
Nedostaci: visok hidraulički otpor 1250-1500 Pa, slabo hvatanje čestica manjih od 5 mikrona.
Pročistači sa šupljim mlaznicama su okrugli ili pravokutni stupovi u kojima se ostvaruje kontakt između plinova i kapljica tekućine raspršenih mlaznicama. Prema smjeru kretanja plinova i tekućina, šuplji skruberi se dijele na protivtočne, direktnotočne i sa poprečnim dovodom tekućine. Kod mokrog otprašivanja obično se koriste aparati sa suprotnosmjernim kretanjem plinova i tekućina, rjeđe s poprečnim dovodom tekućine. Jednoprotočni šuplji skruberi se široko koriste u hlađenju gasova isparavanjem.
U protivstrujnom skruberu (Sl. 5.), kapi iz mlaznica padaju prema struji prašnjavog gasa. Kapljice moraju biti dovoljno velike da ih ne odnese protok gasa čija je brzina obično vg = 0,61,2 m/s. Stoga se grube mlaznice za raspršivanje obično ugrađuju u gasne prečistače, koje rade pod pritiskom od 0,3-0,4 MPa. Pri brzinama gasa većim od 5 m/s, eliminator kapljica se mora ugraditi nakon gasnog skrubera.
Rice. 5 - Šuplja mlaznica za čišćenje: 1 - tijelo; 2 - distributivna gasna mreža; 3 - mlaznice
Visina aparata je obično 2,5 puta veća od njegovog prečnika (H = 2,5D). Mlaznice se ugrađuju u aparatu u jednom ili više sekcija: nekad u redovima (do 14-16 u poprečnom preseku), nekad samo duž ose aparata.. Raspršivanje mlaznice može biti usmereno vertikalno odozgo prema dole ili pod nekim uglom na horizontalnu ravan. Kada su mlaznice raspoređene u nekoliko slojeva, moguće je kombinovana instalacija atomizeri: dio baklji usmjeren je duž putanje plina, drugi dio - u suprotnom smjeru. Za bolju raspodjelu plinova po poprečnom presjeku aparata, u donjem dijelu pročistača ugrađena je rešetka za distribuciju plina.
Šuplji mlazni čistači se široko koriste za grubo uklanjanje prašine, kao i za hlađenje plina i klimatizaciju. Specifični protok tečnosti je nizak - od 0,5 do 8 l/m 3 pročišćenog gasa.
Filteri se također koriste za prečišćavanje plinova. Filtracija se zasniva na prolasku pročišćenog plina kroz različite filterske materijale. Filterske pregrade se sastoje od vlaknastih ili zrnatih elemenata i konvencionalno se dijele na sljedeće tipove.
Fleksibilne porozne pregrade - materijali od tkanine od prirodnih, sintetičkih ili mineralnih vlakana, netkani vlaknasti materijali (filc, papir, karton) celularni listovi (penasta guma, poliuretanska pena, membranski filteri).
Filtracija je vrlo uobičajena tehnika za fino prečišćavanje plina. Njegove prednosti su relativno niska cijena opreme (sa izuzetkom metal-keramičkih filtera) i visoka efikasnost finog prečišćavanja. Nedostaci filtracije su visoka hidraulična otpornost i brzo začepljenje filterskog materijala prašinom.
3. Prečišćavanje emisija gasovitih materija, industrijska preduzeća
Trenutno, kada je tehnologija bez otpada u povoju i još nema potpuno bezotpadnih preduzeća, glavni zadatak čišćenja gasa je da se sadržaj toksičnih nečistoća u gasnim nečistoćama dovede do maksimalno dozvoljenih koncentracija (MPC) utvrđenih od strane sanitarni standardi.
Industrijske metode za čišćenje gasnih emisija od plinovitih i parnih toksičnih nečistoća mogu se podijeliti u pet glavnih grupa:
1. Metoda apsorpcije - sastoji se u apsorpciji pojedinačnih komponenti gasovite mešavine apsorbentom (apsorberom), koji je tečnost.
Apsorbenti koji se koriste u industriji ocjenjuju se prema sljedećim pokazateljima:
1) sposobnost apsorpcije, tj. rastvorljivost ekstrahovane komponente u apsorberu u zavisnosti od temperature i pritiska;
2) selektivnost, koju karakteriše odnos rastvorljivosti izdvojenih gasova i njihove stope apsorpcije;
3) minimalni pritisak pare da bi se izbegla kontaminacija prečišćenog gasa upijajućim parama;
4) jeftinoća;
5) nema korozivnog dejstva na opremu.
Kao apsorbenti koriste se voda, rastvori amonijaka, kaustične i karbonatne alkalije, soli mangana, etanolamini, ulja, suspenzije kalcijum hidroksida, mangan i magnezijum oksida, magnezijum sulfat itd. Na primer, za prečišćavanje gasova od amonijaka, hlorovodonika i fluorovodonik se koristi kao upijajuća voda, za hvatanje vodene pare - sumporna kiselina, za hvatanje aromatičnih ugljovodonika - ulja.
Apsorpciono čišćenje je kontinuiran i po pravilu cikličan proces, budući da je upijanje nečistoća obično praćeno regeneracijom apsorpcione otopine i njenim vraćanjem na početku ciklusa čišćenja. Prilikom fizičke apsorpcije, regeneracija apsorbenta se vrši zagrijavanjem i snižavanjem tlaka, uslijed čega se apsorbirana plinovita primjesa desorbira i koncentriše.
Za provedbu procesa čišćenja koriste se apsorberi različitih dizajna (filmski, pakirani, cijevni, itd.). Najčešći pakirani skruber se koristi za čišćenje plinova od sumpor-dioksida, sumporovodika, klorovodika, klora, ugljičnog monoksida i dioksida, fenola itd. U pakiranim skruberima, brzina procesa prijenosa mase je niska zbog niskog intenziteta hidrodinamičkog režima ovih reaktora koji rade pri brzini plina od 0,02–0,7 m/s. Zbog toga su zapremine aparata velike, a instalacije glomazne.
Rice. 6 - Pakovana čistača sa poprečnim navodnjavanjem: 1 - telo; 2 - mlaznice; 3 - uređaj za navodnjavanje 4 - potporna rešetka; 5 - mlaznica; 6 - kolektor mulja
Metode apsorpcije karakteriziraju kontinuitet i svestranost procesa, ekonomičnost i sposobnost izdvajanja velikih količina nečistoća iz plinova. Nedostatak ove metode je što pakirani scruberi, aparati za mjehuriće i čak pjenu pružaju dovoljno visok stepen ekstrakcije štetnih nečistoća (do MPC) i potpunu regeneraciju apsorbera samo uz veliki broj faza prečišćavanja. Stoga su sheme toka mokre obrade obično složene, višestepene, a reaktori za tretman (posebno scruberi) imaju velike zapremine.
Svaki proces mokrog apsorpcionog prečišćavanja izduvnih gasova od gasovitih i parovitih nečistoća je svrsishodan samo ako je cikličan i bez otpada. Ali ciklički sistemi mokrog čišćenja su konkurentni samo kada su kombinovani sa čišćenjem od prašine i hlađenjem gasom.
2. Metoda hemisorpcije - zasnovana na apsorpciji gasova i para pomoću čvrstih i tečnih apsorbera, što rezultira stvaranjem nisko isparljivih i slabo rastvorljivih jedinjenja. Većina procesa čišćenja gasa hemisorpcijom je reverzibilna; Kako temperatura apsorpcionog rastvora raste, hemijska jedinjenja nastala tokom hemisorpcije se razlažu regeneracijom aktivnih komponenti apsorpcionog rastvora i desorpcijom primesa apsorbovanog iz gasa. Ova tehnika je u osnovi regeneracije hemisorbenata u cikličkim sistemima za čišćenje gasa. Hemisorpcija je posebno primjenjiva za fino prečišćavanje plinova pri relativno niskoj početnoj koncentraciji nečistoća.
3. Metoda adsorpcije se zasniva na hvatanju štetnih gasnih nečistoća površinom čvrstih materija, visokoporoznih materijala sa razvijenom specifičnom površinom.
Metode adsorpcije se koriste u različite tehnološke svrhe - razdvajanje gasno-parnih smeša na komponente sa odvajanjem frakcija, sušenje gasa i za sanitarno čišćenje gasnih izduvnih gasova. U novije vrijeme do izražaja dolaze metode adsorpcije kao pouzdano sredstvo zaštite atmosfere od otrovnih plinovitih tvari, pružajući mogućnost koncentriranja i korištenja ovih tvari.
Industrijski adsorbenti koji se najčešće koriste u čišćenju plinova su aktivni ugljen, silika gel, alumogel, prirodni i sintetički zeoliti (molekularna sita). Glavni zahtjevi za industrijske sorbente su visok kapacitet apsorpcije, selektivnost djelovanja (selektivnost), termička stabilnost, dug vijek trajanja bez promjene strukture i svojstava površine, te mogućnost lake regeneracije. Aktivni ugalj se najčešće koristi za čišćenje sanitarnih plinova zbog visokog kapaciteta upijanja i lakoće regeneracije. Poznati su različiti dizajni adsorbenata (vertikalni, koji se koriste pri niskim brzinama protoka, horizontalni, pri velikim brzinama protoka, prstenasti). Prečišćavanje plina se vrši kroz fiksne slojeve adsorbenta i pokretne slojeve. Pročišćeni gas prolazi kroz adsorber brzinom od 0,05-0,3 m/s. Nakon čišćenja, adsorber prelazi na regeneraciju. Postrojenje za adsorpciju, koje se sastoji od više reaktora, uglavnom radi kontinuirano, jer su u isto vrijeme neki reaktori u fazi čišćenja, dok su drugi u fazama regeneracije, hlađenja itd. Regeneracija se vrši zagrijavanjem, npr. sagorevanjem organskih materija, propuštanjem žive ili pregrejane pare, vazduha, inertnog gasa (azota). Ponekad se potpuno zamijeni adsorbens koji je izgubio aktivnost (zaštićen prašinom, smolom).
Najperspektivniji su kontinuirani ciklični procesi prečišćavanja adsorpcionih gasova u reaktorima sa pokretnim ili suspendovanim slojem adsorbenta, koji se odlikuju visokim protokom gasa (red veličine veći nego u periodičnim reaktorima), visokom produktivnošću gasa i intenzitetom rada.
Opće prednosti metoda pročišćavanja adsorpcijskih plinova:
1) dubinsko prečišćavanje gasova od toksičnih nečistoća;
2) relativna lakoća regeneracije ovih nečistoća uz njihovu transformaciju u komercijalni proizvod ili povratak u proizvodnju; time je implementiran princip tehnologije bez otpada. Metoda adsorpcije je posebno racionalna za uklanjanje toksičnih nečistoća (organska jedinjenja, žive pare itd.) sadržanih u niskim koncentracijama, tj. kao završna faza sanitarnog čišćenja izduvnih gasova.
Nedostaci većine adsorpcionih postrojenja su periodičnost.
4. Metoda katalitičke oksidacije - zasniva se na uklanjanju nečistoća iz prečišćenog gasa u prisustvu katalizatora.
Djelovanje katalizatora se očituje u međuhemijskoj interakciji katalizatora sa reaktantima, što rezultira stvaranjem međuspojnih spojeva.
Kao katalizatori se koriste metali i njihova jedinjenja (oksidi bakra, mangana i dr.) Katalizatori imaju oblik kuglica, prstenova ili drugog oblika. Ova metoda se posebno široko koristi za čišćenje izduvnih plinova. Kao rezultat katalitičkih reakcija, nečistoće u plinu se pretvaraju u druga jedinjenja, tj. Za razliku od razmatranih metoda, nečistoće se ne ekstrahuju iz gasa, već se pretvaraju u bezopasna jedinjenja, čije je prisustvo prihvatljivo u izduvnom gasu, ili u jedinjenja koja se lako uklanjaju iz struje gasa. Ako se dobivene tvari trebaju ukloniti, tada su potrebne dodatne operacije (na primjer, ekstrakcija tekućim ili čvrstim sorbentima).
Katalitičke metode postaju sve raširenije zbog dubinskog prečišćavanja plinova od toksičnih nečistoća (do 99,9%) na relativno niskim temperaturama i normalnom tlaku, kao i pri vrlo niskim početnim koncentracijama nečistoća. Katalitičke metode omogućavaju korištenje topline reakcije, tj. kreirati sisteme energetske tehnologije. Postrojenja za katalitičku obradu su jednostavna za rukovanje i male su veličine.
Nedostatak mnogih procesa katalitičkog prečišćavanja je stvaranje novih tvari koje se moraju ukloniti iz plina drugim metodama (apsorpcija, adsorpcija), što otežava instalaciju i smanjuje ukupni ekonomski učinak.
5. Termička metoda je pročišćavanje plinova prije ispuštanja u atmosferu naknadnim sagorijevanjem na visokoj temperaturi.
Termičke metode za neutralizaciju emisija plinova primjenjive su pri visokim koncentracijama zapaljivih organskih zagađivača ili ugljičnog monoksida. Najjednostavniji metod- spaljivanje - moguće kada je koncentracija zapaljivih zagađujućih materija blizu donje granice zapaljivosti. U ovom slučaju, nečistoće služe kao gorivo, temperatura procesa je 750-900°C i može se iskoristiti toplota sagorevanja nečistoća.
Kada je koncentracija zapaljivih nečistoća manja od donje granice zapaljivosti, potrebno je dovođenje topline izvana. Najčešće se toplina dovodi dodavanjem zapaljivog plina i njegovim sagorijevanjem u plinu koji se pročišćava. Zapaljivi plinovi prolaze kroz sistem za povrat topline i ispuštaju se u atmosferu.
Ovakve energetsko-tehnološke sheme se koriste pri dovoljno visokom sadržaju zapaljivih nečistoća, inače se povećava potrošnja dodanog gorivog plina.
Korišteni izvori
1. Ekološka doktrina Ruske Federacije. Službena web stranica Državne službe za zaštitu životne sredine Rusije - eco-net/
2. Vnukov A.K., Zaštita atmosfere od emisija iz energetskih objekata. Priručnik, M.: Energoatomizdat, 2001
Hostirano na Allbest.ru
...Slični dokumenti
Projektovanje hardversko-tehnološke šeme zaštite atmosfere od industrijskih emisija. Ekološka utemeljenost prihvaćenih tehnoloških odluka. Zaštita prirodne sredine od antropogenog uticaja. Kvantitativne karakteristike emisija.
rad, dodato 17.04.2016
Pregrijavanje neisparljivih tvari. Fizičke argumentacije ostvarljivih pregrijavanja. Termodinamička stabilnost metastabilnog stanja materije. Šema ugradnje kontaktne termičke analize i registratora. Nedostaci glavnih metoda čišćenja atmosfere.
sažetak, dodan 11.08.2011
Kratki opis tehnologije prečišćavanja vazduha. Primjena i karakteristike adsorpcione metode za zaštitu atmosfere. Adsorpcijski ugljeni filteri. Prečišćavanje od spojeva koji sadrže sumpor. Sistem za prečišćavanje vazduha sa adsorpcionom regeneracijom "ARS-aero".
seminarski rad, dodan 26.10.2010
Osnovni koncepti i definicije procesa sakupljanja prašine. Gravitacione i inercijalne metode hemijskog čišćenja gasova i vazduha od prašine. Mokri sakupljači prašine. Neki inženjerski razvoj. Sakupljač prašine baziran na centrifugalnoj i inercijskoj separaciji.
seminarski rad, dodan 27.12.2009
Tehnologija bez otpada i malo otpada. Prečišćavanje gasnih emisija od štetnih nečistoća. Prečišćavanje gasova u suvim mehaničkim sakupljačima prašine. Industrijske metode za čišćenje gasnih emisija od isparenih toksičnih nečistoća. Metoda hemisorpcije i adsorpcije.
kontrolni rad, dodano 12.06.2010
Struktura i sastav atmosfere. Zagađenje zraka. Kvalitet atmosfere i karakteristike njenog zagađenja. Glavne hemijske nečistoće koje zagađuju atmosferu. Metode i sredstva zaštite atmosfere. Klasifikacija sistema za prečišćavanje vazduha i njihovi parametri.
sažetak, dodan 11.09.2006
Motor kao izvor atmosferskog zagađenja, karakteristika je toksičnosti njegovih izduvnih gasova. Fizičke i hemijske osnove čišćenja izduvnih gasova od štetnih komponenti. Procjena negativnog uticaja rada broda na životnu sredinu.
seminarski rad, dodan 30.04.2012
Karakteristike emisija u radionici za obradu drveta pri mljevenju: zagađenje zraka, vode i tla. Vrste mašina za mlevenje. Izbor metode čišćenja emisije. Odlaganje čvrstog otpada. Hardversko-tehnološko projektovanje sistema zaštite atmosfere.
seminarski rad, dodan 27.02.2015
Aplikacija tehnička sredstvačišćenje dimnih gasova kao glavni događaj za zaštitu atmosfere. Savremene metode za razvoj tehničkih sredstava i tehnoloških procesa za prečišćavanje gasa u Venturi skruberu. Proračuni projektnih parametara.
seminarski rad, dodan 01.02.2012
Uticaj na atmosferu. Hvatanje čvrstih tvari iz dimnih plinova termoelektrana. Upute za zaštitu atmosfere. Glavni pokazatelji performansi sakupljača pepela. Osnovni princip rada elektrofiltera. Proračun akumulatorskog ciklona. Emisije pepela i čišćenje od njih.
Za zaštitu atmosfere od negativnog antropogenog uticaja u vidu zagađenja štetnim materijama primenjuju se sledeće mere:
Ekologizacija tehnoloških procesa;
Pročišćavanje emisija plinova od štetnih nečistoća;
Disipacija gasovitih emisija u atmosferu;
Uređenje zona sanitarne zaštite, arhitektonsko-planska rješenja.
Najradikalnija mjera zaštite vazdušnog bazena od zagađenja je ozelenjavanje tehnoloških procesa i, prije svega, stvaranje zatvorenih tehnoloških ciklusa, tehnologija bez otpada i niske količine otpada koje isključuju ulazak štetnih zagađivača u atmosferu.
Ozelenjavanje tehnoloških procesa uključuje, posebno, stvaranje kontinuiranih tehnoloških procesa, prethodno prečišćavanje goriva ili njegovu zamjenu ekološki prihvatljivijim vrstama, korištenje hidro-oprašivanja, prebacivanje različitih jedinica na električni pogon, recirkulaciju plina, itd.
Prvi prioritet je borba zagađenje vazduha izduvnim gasovima (EG) vozila. Trenutno je aktivna potraga za "čistijim" gorivom od benzina. Razvoj se nastavlja zamjenom motora s karburatorom ekološki prihvatljivijim tipovima, a stvoreni su i probni modeli automobila na struju.
Sadašnji nivo ozelenjavanja tehnoloških procesa još uvek je nedovoljan da u potpunosti spreči ispuštanje gasova u atmosferu. Zbog toga se široko koriste različite metode čišćenje od gasa od aerosola (prašine) i toksičnih gasovitih nečistoća (NO, NO 2, SO 2, SO 3 itd.).
Za prečišćavanje emisija iz aerosola, različite vrste uređaji u zavisnosti od stepena zaprašenosti vazduha, veličine čvrstih čestica i potrebnog nivoa čišćenja: suvi sakupljači prašine(cikloni, sakupljači prašine), sakupljači mokre prašine(perilice, itd.), filteri, elektrostatički filteri: katalitički, apsorpcioni, adsorpcioni i druge metode za čišćenje plinova od toksičnih plinovitih nečistoća.
Disperzija gasnih nečistoća u atmosferi - to je smanjenje njihovih opasnih koncentracija na nivo odgovarajuće MPC raspršivanjem emisije prašine i gasova uz pomoć visokih dimnjaka. Što je cijev viša, to je veći njen efekat raspršivanja. Upotreba visokih dimnjaka pomogla je u smanjenju lokalnog zagađenja dimom dok je pogoršala regionalne probleme kiselih kiša.
Zaštita atmosferskog vazduha od štetnih emisija iz preduzeća u velikoj meri je povezana sa uređenjem zona sanitarne zaštite i arhitektonsko-planskim rešenjima.
Sanitarno zaštitna zona (SPZ) je pojas koji odvaja izvore industrijskog zagađenja od stambenih ili javnih objekata radi zaštite stanovništva od uticaja štetnih proizvodnih faktora. Širina ovih zona je od 50 do 1000 m i zavisi od klase proizvodnje, stepena štetnosti i količine materija koje se ispuštaju u atmosferu. Treba napomenuti da građani čiji je stan u okviru SZZ, štiteći svoje ustavno pravo na povoljnu životnu sredinu, mogu zahtevati ili prestanak ekološki opasnih delatnosti preduzeća, ili preseljenje o trošku preduzeća van SZZ.
Arhitektonsko-planske mjere obuhvataju pravilan međusobni smještaj izvora emisije i naseljenih mjesta, vodeći računa o smjeru vjetrova, izbor ravnog, povišenog mjesta za izgradnju industrijskog preduzeća, dobro naduvanog vjetrovima, itd.
Zaštita atmosfere
U cilju zaštite atmosfere od zagađenja primenjuju se sledeće mere zaštite životne sredine:
– ozelenjavanje tehnoloških procesa;
– prečišćavanje gasnih emisija od štetnih nečistoća;
– disperzija gasovitih emisija u atmosferu;
– usklađenost sa standardima dozvoljenih emisija štetnih materija;
– uređenje zona sanitarne zaštite, arhitektonsko-planska rješenja i dr.
Ozelenjavanje tehnoloških procesa je, prije svega, stvaranje zatvorenih tehnoloških ciklusa, bezotpadnih i niskootpadnih tehnologija koje isključuju ulazak štetnih zagađivača u atmosferu. Osim toga, potrebno je prethodno prečistiti gorivo ili ga zamijeniti ekološki prihvatljivijim tipovima, koristiti hidro-oprašivanje, recirkulaciju plina, prebaciti razne jedinice na struju itd.
Najhitniji zadatak našeg vremena je smanjenje zagađenja zraka izduvnim plinovima automobila. Trenutno je u toku aktivna potraga za alternativnim, "ekoloski prihvatljivijim" gorivom od benzina. Nastavlja se razvoj automobilskih motora na struju, solarnu energiju, alkohol, vodonik itd.
Prečišćavanje gasnih emisija od štetnih nečistoća. Trenutni nivo tehnologije ne dozvoljava potpunu prevenciju ulaska štetnih nečistoća u atmosferu sa emisijom gasova. Stoga se široko koristi razne metode prečišćavanje izduvnih gasova od aerosola (prašina) i toksičnih gasova i nečistoća pare (NO, NO2, SO2, SO3 itd.).
Za čišćenje emisija iz aerosola koriste se različite vrste uređaja, ovisno o stepenu sadržaja prašine u zraku, veličini čestica i potrebnom nivou čišćenja: suvi sakupljači prašine(cikloni, sakupljači prašine), sakupljači mokre prašine(perilice, itd.), filteri, elektrofilteri(katalitička, apsorpciona, adsorpciona) i druge metode za čišćenje gasova od toksičnih gasova i parnih nečistoća.
Disperzija gasnih nečistoća u atmosferi - to je smanjenje njihovih opasnih koncentracija na nivo odgovarajuće MPC raspršivanjem emisije prašine i gasova uz pomoć visokih dimnjaka. Što je cijev viša, to je veći njen efekat raspršivanja. Nažalost, ova metoda omogućava smanjenje lokalnog zagađenja, ali se istovremeno javlja i regionalno zagađenje.
Uređenje zona sanitarne zaštite i arhitektonsko-planske mjere.
Zona sanitarne zaštite (SPZ) – je traka koja razdvaja izvore industrijskog zagađenja od stambenih ili javne zgrade da zaštiti stanovništvo od uticaja štetni faktori proizvodnja. Širina ovih zona kreće se od 50 do 1000 m, u zavisnosti od klase proizvodnje, stepena štetnosti i količine materija koje se ispuštaju u atmosferu. Istovremeno, građani čiji je stan u okviru SZZ, štiteći svoje ustavno pravo na povoljnu životnu sredinu, mogu zahtevati ili prestanak ekološki opasnih delatnosti preduzeća, ili preseljenje o trošku preduzeća van SZZ.
