Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
80. Источники загрязнения атмосферного воздуха. Приоритетные загрязнители атмосферного воздуха.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха яв ляются промышленные предприятия, транспорт, тепловые элек тростанции, животноводческие комплексы. Каждый из этих ис точников связан с выделением большого количества специфиче ских токсичных веществ, иногда не поддающихся сразу иден тификации, хотя номенклатура многотоннажных загрязнений сравнительно мала.
Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных работах и авариях.
Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступа ют твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и ор ганические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загряз нения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и сме шанные.
Отходящие газы промышленности, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперс ной – твердые частицы или капельки жидкости. Такие аэродис персные системы называют аэрозолями, которые разделяют на пыли, дымы, и туманы. Пыли содержат твердые частицы разме ром от 5 до 50 мкм, а дымы – от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3–5 мкм и образуются в ре зультате конденсации паров или при распылении жидкости в газе.
Газовые выбросы классифицируют также по организации отвода и контроля – на организованные и неорганизованные; по температуре – на нагретые, (температура газопылевой смеси выше температуры воздуха) и холодные; по признакам очист ки – на выбрасываемые без очистки (организованные и неорга низованные) и после очистки (организованные).
Организованный промышленный выброс – это выброс, посту пающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованным выбросом называют промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде нена правленных потоков газа в результате нарушения герметично сти оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хранения продукта.
81. Классификация методов очистки и обезвреживания пылегазовых выбросов
Газообразные отходы
82 ОЧИСТКА ГАЗОВ В СУХИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЯХ
К сухим механическим пылеуловителям относят аппараты, в ко торых использованы различные механизмы осаждения: гравита ционный (пылеосадительные камеры), инерционный (камеры осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установки на его пути препятствия) и центробежный (одиночные, групповые и батарейные циклоны, вихревые и динамические пылеуловители).
Перечисленные аппараты отличаются простотой изготовле ния и эксплуатации, их достаточно широко используют в про мышленности. Однако эффективность улавливания в них пыли не всегда оказывается достаточной, в связи с чем они часто вы полняют роль аппаратов предварительной очистки газов.
Инерционные пылеуловители. При резком изменении направ ления движения газового потока частицы пыли под воздействн-ом инерционной силы будут стремиться двигаться в прежнем направлении и после поворота потока газов выпадают в бун кер. На этом принципе работает ряд аппаратов (рис. 1-3). Эф фективность этих аппаратов небольшая,
Камера с плавным поворотом газового потока имеет мень шее гидравлическое сопротивление, чем другие аппараты. Ско рость газа в сечении камеры принимают 1,0 м/с, Для частиц пыли размером 25—30 мкм достигается степень улавливания 65—80%, Такие камеры применяют на заводах черной и цвет ной металлургии. Гидравлическое сопротивление их равно 150—390 Па. Пылеуловители типа б встраиваются в газоходы.
Циклоны. Циклонные аппараты наиболее распространены в промышленности. Они имеют следующие достоинства: 1) от сутствие движущихся частей в аппарате; 2) надежность работы при температурах газов вплоть до 500 °С (для работы при бо лее высоких температурах циклоны изготовляют из специальных материалов); 3) возможность улавливания абразивных мате риалов при защите внутренних поверхностей циклонов специаль ными покрытиями; 4) улавливание пыли в сухом виде; 5) почти постоянное гидравлическое сопротивление аппарата; 6) успеш ная работа при высоких давлениях газов; 7) простота изготов ления; 8) сохранение высокой фракционной эффективности очи стки при увеличении запыленности газов. Недостатки: 1) высо кое гидравлическое сопротивление: 1250—1500 Па; 2) плохое улавливание частиц размером <5 мкм; 3) невозможность ис пользования для очистки газов от липких загрязнений.
Принцип работы циклона показан на рис. 1-6, а. Газ вра щается внутри циклона, двигаясь сверху вниз, а затем движет ся вверх. Частицы пыли отбрасываются центробежной силой к стенке. Обычно в циклонах центробежное ускорение в не сколько сот, а то и тысячу раз больше ускорения силы тяжести, поэтому даже весьма маленькие частицы пыли не в состоянии следовать за газом, а под влиянием «центробежной силы дви жутся к стенке.
Групповые циклоны. При больших расходах очищаемых га зов применяют групповую компоновку аппаратов. Это позволя ет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказы вается на эффективности очистки. Схема групповых циклонов дана на рис. 1-6,б. Запыленный газ входит через общий коллек тор, а затем распределяется между циклонными элементами.
Батарейные циклоны — объединение большого числа малых циклонов (мультициклонов) в группу. Снижение диаметра цик лонного элемента преследует цель увеличения эффективности очистки. Схема батарейного циклона приведена на рис. 1-7, а. Элементы батарейных циклонов (рис. 1-7, б, в) имеют диаметр 100, 150 или 250 мм, Оптимальная скорость газов в элементе лежит в пределах от 3,5 до 4,75 м/с, а для прямоточных циклон ных элементов от 11 до 13 м/с.
Динамические пылеуловители. Очистка газов от пыли осу ществляется за счет центробежных сил и сил Кориолиса, возни кающих при вращении рабочего колеса тягодутьевого устройст ва. Динамический пылеуловитель потребляет больше энергии, чем обычный вентилятор с идентичными параметрами по произ водительности и напору.
Наибольшее распространение получил дымосос-пылеуловитель.Он предназначен для улавливания частиц пыли размером ;>15 мкм. За счет разности давлений, создаваемых рабочим колесом, запыленный поток посту пает в «улитку» и приобретает криволинейное движение. Частицы пыли от брасываются к периферии под действием центробежных сил и вместе с 8— 10% газа отводятся в циклон, соединенный с улиткой. Очищенный газовый поток из циклона возвращается в центральную часть улитки. Очищенные газы через направляющий аппарат поступают в рабочее колесо дымососа-пы леуловителя, а затем через кожух выбросов в дымовую трубу.
84. Практическое применение абсорбции для очистки газовоздушных выбросов. Абсорбционные установки очистки.
Абсорбционные методы очистки газов основаны на поглощение вредных примесей жидкостями. Контакт газов с жидкостью осуществляется в специальных аппаратах-абсорберах, в которых газ и жидкости движутся противотоком. В качестве абсорбентов используют различные органические растворители и их смеси, масла, водные растворы оснований, серную кислоту и ее водные растворы.
Абсорбционный аппарат должен обеспечивать максимально развитую поверхность контакта фаз. Наибольшее распространение получили поверхностные, плёночные, барботажные, насадочные и распыливающие абсорберы.
Применение пленочных абсорберов возможно при абсорбции хорошо растворимых компонентов и при небольших количествах очищаемого газа.
Барботажные абсорберы имеют более высокую производительность. Обрабатываемые газы контактируют с абсорбентом на барботажных тарелках различных конструкций, которые устанавливаются по высоте аппарата.
Пенные аппараты относятся к более интенсивным абсорберам. Пенный режим взаимодействия газов и жидкостей возникает при определенных скоростях газа в абсорбере.
Важнейшими характеристиками процесса абсорбции являются объемный расход газового потока, его температура и состав, так как от них зависит окончательный выбор конструкции абсорбера [ ].
Также немаловажным является подбор подходящего абсорбента.
Проводились исследования по выбору абсорбента для улавливания летучих органических соединений при разных температурах, объёмных расходах газа, использовались разные абсорбенты. В результате установлено, что пары бутилового спирта хорошо абсорбируются водой, в то время как пары ксилола и толуола улавливаются водой плохо.
Повысить растворяющую способность воды к труднорастворимым компонентам можно специальными добавками – поверхностно-активными веществами (ПАВ). Исследовали эффективность улавливания паров ксилола и толуола в зависимости от содержания и типа ПАВ в абсорбционном растворе. Наиболее эффективным оказался абсорбционный раствор, содержащий ПАВ-стабилизатор на основе оксиэтилированных алкилфенолов, и ПАВ-диспергатор, входящий в состав синтетических моющих средств на основе спиртов и солей органических жирных кислот. Эффективность абсорбции увеличивается при увеличении концентрации ПАВ, однако после концентрации 0,3-0,4 % эффективность прирастает незначительно.
В исследованиях определялась эффективность улавливания паров бутилового спирта и толуола в зависимости от скорости газа в абсорбере. Установлено, что с увеличением скорости газового потока и при постоянной плотности орошения эффективность улавливания уменьшается, причём после величины скорости газа 3-4 м/с наблюдается резкое уменьшение эффективности.
Абсорбционная схема очистки от ЛОС представлена на рисунке 5.1.
Рисунок 5.1- Абсорбционная схема очистки от ЛОС
К достоинствам абсорбционного метода можно отнести высокую эффективность извлечения улавливаемых веществ в широком диапазоне концентраций, возможность очистки газового потока как от твёрдых взвешенных веществ, так и парогазовых составляющих, относительную простоту аппаратурного оформления. Однако необходимо организовать регенерацию отработанного абсорбента, чтобы можно было его использовать многократно и не накапливать как отход, а это требует дополнительных затрат.
85. Технологические схемы адсорбционной очистки. Адсорбенты. Практическое применение адсорбции.
Механизм процесса адсорбции заключается в поглощении компонентов из газовой смеси или раствора твёрдым поглотителем – адсорбентом.
Адсорбция относится к наиболее эффективным способам очистки газовоздушных выбросов от ЛОС. Она применяется в тех случаях, когда концентрация загрязняющих веществ невелика.
Молекулы адсорбированного вещества накапливаются и удерживаются на поверхности адсорбента, поэтому важным свойством адсорбента является сильно развитая удельная поверхность с высоким содержанием микроорганизмов. Таким свойством могут обладать высокопористые материалы. Использование таких материалов в процессе очистки газов делает необходимым предварительную подготовку газового потока, заключающуюся в очистке газового потока от взвешенных частиц.
Недостатком является снижение селективности адсорбента в процессе газоочистки и необходимость регенерации адсорбента или его замены и утилизации.
В практике газоочистки наибольшее значение нашли углеродные сорбенты. Они неполярны, способны сорбировать вещества в присутствии воды. Обладают уникальными способностями: у угля большая удельная поверхность, диапазон по концентрациям, доступность сырья [ ].
Необычный адсорбент для очистки газообразных и жидких сред от углеводородов предложили немецкие учёные. Адсорбент получен путём механического измельчения отходов производства сигаретных фильтров с последующей пропиткой их водорастворимыми (метилцеллюлоза) и/или растворимыми в неполярных растворителях (эфиры метакриловой кислоты) связующими. Данный метод позволяет вовлекать в переработку отходы производства, что, бесспорно, является комплексным природоохранным решением. К тому же пропитка измельчённых отходов тем или иным растворителем позволяет получить адсорбент с новыми свойствами.
Адсорбенты — высокодисперсные природные или искусственные материалы с большой поверхностью, на которой происходит адсорбция веществ из соприкасающихся с ней газов или жидкостей. Наиболее важные адсорбенты:
Адсорбенты применяют в противогазах, в качестве носителей катализаторов, для очистки газов, спиртов, масел, для разделения спиртов, при переработке нефти, в медицине для поглощения газов и ядов.
Адсорбенты в газоразделении.
Широкое применение адсорбенты находят в установках по разделению воздуха - так называемых азотных генераторах и кислородных генераторах. Помимо этого адсобционные установки применяются и при выделении водорода - водородные генераторы. Типичный вид воздухоразделительных установок и их принципиальное устройство описано в статьях Азотная установка и Кислородная установка.
Строение адсорбента и физические принципы адсорбции.
Адсорбент, использцемый в промышленности – это адсорбент с высокоразвитой поверхностью. Для понимания важности этого свойства необходимо рассмотреть физические процессы, происходящие в ходе газоразделения.
Другое определение адсорбции – поверхностное явление, проявляющееся во взаимодействии двух сопряженных фаз. Фаза, представляющая поверхность, называется адсорбентом. Вторая фаза, представляющая собой газ, называется объемной фазой или адсорбированной, а обычно адсорбатом. Образование адсорбированной фазы связано с ломкой приповерхностных слоев объемной фазы, которое сопровождается выделением теплоты. Рассмотрим более подробно образование адсорбированной фазы. Внешний слой твердого тела является обедненным, за счет отсутствия родственных связей. В результате поверхностные молекулы адсорбента взаимодействуют с молекулами сопряженной объемной фазы, удерживая их на поверхности, т.е. адсорбируя. Силы межмолекулярного взаимодействия, обуславливающие адсорбцию, называют силами Ван–дер–Вальса. На расстоянии порядка полутора диаметров молекул находится потенциальная «яма» - максимум результирующей силы притяжения, в которой над поверхностью располагается молекула адсорбата. Совокупность таких молекул образует первый слой адсорбата. Дальнейшие слои практически не образуются за счет экранирования сил притяжения первым слоем. Кроме физических сил взаимодействия существуют химические, но обычно в понятие «адсорбция» не вкладывают смысл химического взаимодействия и этот процесс называют поверхностной химической реакцией. Из – за отсутствия четких границ между физическими и химическими взаимодействиями имеет место область промежуточных взаимодействий, называемая хемосорбцией. Различить эти три явления можно по теплоте, сопровождающей взаимодействие.Эта концепция описывается уравнением Ленгмюра, которое во взаимосвязи с температурой, представляют изотермы сорбции. Согласно уравнению Ленгмюра величина адсорбции в основном определяется природой взаимодействия молекул и емкостью первого слоя. Управление ими положено в основу синтеза промышленных адсорбентов. Величина адсорбции промышленных адсорбентов составляет до 50% от массы самого адсорбента и в первую очередь она связана с развитой поверхностью определяющей емкость первого слоя. Наиболее эффективный путь увеличения удельной поверхности – это предельно возможное уменьшение размера единичных пор в твердом теле. Например, при уменьшении размера пор от 1 мм до 1 нанометра (нм) удельная поверхность твердого тела возрастает в миллион раз. Поры размером на уровне1 нм соизмеримы с радиусом молекул многих веществ ( 0,1 – 0,5 нм) и поэтому являются предельными с точки зрения физического существования твердой фазы. Поры на уровне 1 нм называются микропорами. Реальные твердые сорбенты наряду с микропорами имеют и более крупные образования – мезо- и макропоры, выполняющие в основном роль транспортных артерий, подводящих за счет диффузии вещество из объемной фазы к микроструктурам.
Самым старым промышленным адсорбентом является активный уголь, синтезированный в начале 20 – го века, и используемый во многих процессах . Вторым крупным синтетическим адсорбентом, появившимся на рынке в 20 – х годах прошлого века, стал селикагель. Третью группу представляют цеолиты (алюминосиликаты легких металлов), самые молодые из промышленных адсорбентов. Варьируя виды сырья , условия обработки и синтеза получают адсорбенты с разной степенью развития пор. Но всегда существует оптимум в зависимости от целевого назначения использования, поскольку размер пор должен быть минимально таким , чтобы адсорбирующиеся молекулы могли в них проникнуть, а с другой чем меньше поры, тем больше наложение сил противоположных стенок и сильнее адсорбция, а значит соответственно десорбция. Характерной особенностью цеолитов является то, что они имеют очень однородный размер пор, причем такой величины (около 1нм), что исключают адсорбцию в них тех или иных веществ .Цеолиты имеют только такие поры и получили второе название - молекулярные сита. Долгое время эта исключительность была характерна только для них. Но в результате интенсивных работ в создании новых промышленных адсорбентов появились углеродные молекулярные сита и селикагелевые молекулярные сита с высокой однородностью пор. Промышленные адсорбенты выпускаются в виде гранул, шариков и прессованных элементов специальной формы,. Их наружная поверхность составляет лишь малую долю общей поверхности, формирующейся в основном за счет внутренних пор. Площадь их поверхности пор составляет несколько сотен квадратных метров на грамм адсорбента.
86. Общая характеристика и классификация скрубберов.
Скрубберы (англ. scrubber, от scrub — скрести, чистить), аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Широко используются при улавливании продуктов коксования и очистке промышленных газов от пыли, для увлажнения и охлаждения газов, в различных химико-технологических процессах.
Принцип работы скруббера основан на поглощении подаваемой среды жидкостью и очищением ее от частиц взвесей в технологическом блоке. После турбулентного смешения эти среды поступают в камеру инжектора через закручиватели, располагающиеся в нижней части скруббера. При этом в объёме образующейся в камере динамической пены происходит интенсивный массообмен между фазами. Соединения из газовой фазы переходят в жидкую технологическую среду. Очищенная газовая среда транспортируется в атмосферу, а жидкая среда со шламом попадает в приемно-разделительную емкость скруббера через сливной патрубок. Из бачка с резервным содержанием рабочей жидкости пополняется запас, и процесс может быть осуществлен повторно.
По применению скрубберы подразделяют на газоочистительные аппараты и барабанные машины для промывки полезных ископаемых. В горнодобывающей отрасли скрубберы используют для улавливания продуктов коксования. В данной отрасли преимущественно используют скрубберы конической либо цилиндрической формы, условно напоминающие барабан, в центре которого расположен вал с вращающимися лопастями. Требующие очистки ископаемые помещаются в скруббер, где они, смешиваясь с промывочным материалом, перемещаются лопастями по спирали. Примеси содержащие глину и известняк разжижаются под действием воды и после с ней удаляются из барабана, оставляя очищенный материал. Производительность скрубберов, используемых в добывающей отрасли высока до 200 т. , при незначительном расходе воды в 3-6 м3/т. и с минимальными временными интервалами. Виды скрубберов, используемых в добывающей отрасли, делят на противоточные и прямоточные в зависимости от движения воды относительно подаваемого материала. Если направление подачи материала совпадает с направлением подачи воды, то такие скрубберы называют прямоточными, если не совпадает, то скруббер является противоточным. Кроме промывки скрубберы используют для сортировки (грохочения) материала. Для этого к барабану скруббера подсоединяют коническую перфорированную часть, которая совершает процесс грохочения.
Газоочистительные аппараты основаны на промывании газа жидкостью. Газ промывается водой либо другим рабочим раствором, при этом смешении и взаимодействии происходит процесс очистки его. Такой метод смешения называют методом мокрой очистки. Таким образом, можно очистить газ от частиц любого размера. Метод мокрой очистки газов является механическим и применяется на заключительном этапе охлаждения. Аппараты мокрой очистки используют различные виды поверхностей при смешении жидкости с газом. При использовании этого метода возможно удаление всех примесей из газа, за счет конденсации на них более тяжелых частиц пара. К недостаткам этого способа газоочистки можно причислить образование большого количества шлама. К достоинствам можно отнести сравнительно низкую стоимость аппаратов мокрой очистки. Такой метод использует химическое производство, литейное, кожевенное, керамическое производство, нефтеперерабатывающая и горнодобывающая отрасль, при работе с различными видами битумов, а так же при сжигании промышленных газов и отходов производства. Скрубберы устанавливают на крупных предприятиях в очистных сооружениях.
Выделим 4 вида скрубберов: насадочные скрубберы, центробежные скрубберы (орошаемые циклоны), пенные аппараты, скрубберы Вентури и рассмотрим их применение: Очистку выбросов от газообразных примесей производят пенными аппаратами. Пенные аппараты используются для очистки газа от аэрозолей полидисперсного состава. Пенные газоочистители позволяют достигать высокую скорость абсорбционных процессов. Пенные абсорберы имеют высокую производительность, скорость работы равную 1-4 м/с и обладают небольшим гидравлическим сопротивлением. К их достоинству можно отнести не большие габариты и простоту конструкции. А также можно выделить аппараты с характерными особенностями. К таким относятся многополочный пенный аппарат, который имеет несколько степеней очистки и разные показатели глубины чистки, а также пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя. Эти скрубберы могут работать в режиме турбулентности при линейной скорости газа порядка 4-5 м/с. Для частиц с диаметром больше 5 мкм эффективность улавливания составляет 90-99%, а при меньшем диаметре снижается до 75%.-80%. Орошаемые циклоны (центробежные скрубберы) используют при очистке больших объемов газа. Центробежный скруббер представляет собой полый вертикально расположенный цилиндр в нижнюю область, которого входит газ для очистки, а в верхней части цилиндра по его окружности установлены форсунки. Через форсунки жидкость попадает на внутреннюю область цилиндра, где создает тонкую водную пленку. Цилиндр при этом открыт, и очищенный газ беспрепятственно покидает пределы конструкции. В скруббере газ движется по винтовой линии снизу вверх. Оттесненная к стенкам скруббера пыль намокает и под силой тяжести вместе с водой скатывается в нижнюю часть конструкции скрубера,образуя пульпу. Позже оттуда газ удаляется. Центробежные скрубберы имеют гидравлическое сопротивление порядка 400-850 Па. Степень очистки для частиц более 30 мкм равна 90%, для частиц с диаметром равным 5 мкм снижается до 80%, для частиц с диаметром менее 5 мкм приравнивается к 40%.
Центробежные скрубберы имеют высокую производительность за счет большой скорости газа. Во входном патрубке скорость равна 18-20 м/с, а в сечении скруббера составляет порядка 4-5 м/с. Скрубберы используются для грубой и средней чистки газа от аэрозолей. В цементной промышленности, например, они используются как установки мокрого метода очистки газа. В связи с вязкими свойствами пульпы пыли и трудностями ее переработки центробежные скрубберы используются достаточно ограниченно. Их рекомендуют для чистки аспирационного воздуха, который образуется при измельчении известняка с использованием пульпы (мокрый помол) в мельницах для обработки сырья, а также для очистки газов сушильных барабанов угля и шлака при условии переработки пульпы либо сброса ее в отвал. Насадочный скруббер — это емкость, которую можно представить в форме коллоны.Такого рода скруббер может содержать различные насадки, имеющие как простую, так и сложную форму. Например, это могут быть кольца с перегородками или простые кольца (кольца Рашига), спиральные розетки Теллера, седла Берля и многие другие приспособления. В насадочном скруббере есть система орошения, состоящая из нескольких ступеней внутри корпуса, где располагаются форсунки. Форсунки перекрывают сечение, где из сопел производится распыление. Не смотря на то, что распыление жидкости производится навстречу входящему потоку либо поперек, гидродинамика этого потока не велика. В связи с этим скорость обменных процессов в этих скуберах остается неизменно малой.Что влечет за собой большие габаритные размеры этих установок. В верхней части этой громоздкой конструкции расположен каплеуловитель, оснащенный коническим завихрителем. А также присутствует дополнительный ярус форсунок, которые промывают лопасти и карман завехрителя. Такое распыление жидкости позволяет его отнести к противоточным скрубберам. В основе скруббера Вентури лежит одноименная трубка. Эта конструкция оснащена сепаратором и орошается внутри жидкостью. Иногда вместо сепаратора используются каплеуловители и укороченные циклоны.Трубка Вентури плавно сужается на входе, образуя конфузор, и так же плавно расширяется на выходе, являясь при этом диффузором. Сужение в сечении трубы Вентури называется горловиной. Конструкция трубы Вентури выполнена основываясь на законах аэродинамики. Скруббер Вентури предназначен для улавливания частиц пыли, для охлаждения газов, для абсорции. Принцип работы скруббера Вентури основывается на том, что газ для очистки поступает в конфузор, двигаясь к горловине трубы набирает скорость, смешивается с промывочной жидкостью и пыль осаждается на каплях, поступая в диффузор. На каплеуловителе происходит сепарация. При этом скорость потока жидкости меньше потока пыли. Скорость газа в горловине может составлять от 30 до 200 м/c, при этом удельное орошение равняется 0.1-6.0 л./ м3. По гидродинамическому сопротивлению скрубберы делят на низконапорные и высоконапорные. Низконапорные имеют сопротивление порядка 5кПа. Используются для улавливания частиц с диаметром более 20 мкм. Высоконапорные скрубберы применяются, когда диаметр частиц пыли может составлять более 0.5 мкм. Скорость потока высока, а сопротивление может составлять несколько десятков кПа. Рассчитав такие величины как удельное орошение и скорость газа в горловине можно точно определить концентрацию примесей в очищенном газе.
Скрубберы Вентурри часто используются в качестве первичной очистки газов. Скрубберы находят широкое применение в черной, цветной металлургии, химической, нефтяной промышленности, в энергетике и в других. Чем выше требуется эффект улавливания и чем меньше частицы, тем больше требуется затрачивать энергетических ресурсов. Каплеуловители могут иметь отдельное размещение либо могут размещаться на корпусе. Трубы имеют разное сечение, в зависимости от расходов. Для небольших расходов резонным является применение круглого сечения. А для больших расходов лучшим считается применение трубы с регулируемым кольцевым сечением. Возможна компоновка в секции и группы труб. Для подачи жидкости в горловину трубы форсунки могут быть расположены удаленно и центрально. Так же форсунки могут быть оснащены различными отбойниками, для увеличения дисперсности частиц. Чистка промышленных газов с помощью скруббера относят к мокрому способу очистки. Скрубберы так же используют для улавливания паров растворителей в химической промышленности. Подобрав реагент-поглатитель можно освобождать от примесей различные виды веществ.
87. Форсуночные, насадочные скрубберы. Скруббер Вентури.
Аппараты мокрой очистки газов, или скрубберы, широко распространены, так как отличаются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3—1,0 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов.
Принцип действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода (при очистке от пыли), либо химический раствор (при улавливании одновременно с пылью вредных газообразных компонентов).
Комплексная очистка газов — это достоинство аппаратов мокрой очистки — полых форсуночных скрубберов.
Простыми по конструкции являются полые или форсуночные скрубберы, в которых запыленный газовый поток по патрубку направляется на зеркало жидкости, на котором осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Затем запыленный газ, равномерно распределенный по сечению корпуса, поднимается навстречу потоку капель жидкости, подаваемой в скруббер через форсуночные пояса, которые образуют несколько завес из распыленной на капли орошающей жидкости. Аппараты этого типа работают по принципу противотока.
Очищаемый газ движется навстречу распыляемой жидкости. Эффективность очистки, достигаемая в форсуночных скрубберах, невысока и составляет 0,6—0,7 для частиц с размером более 10 мкм. Одновременно с очисткой газ, проходящий через полый форсуночный скруббер, охлаждается и увлажняется до состояния насыщения.
Наряду с полыми скрубберами широко используются насадочные скрубберы, представляющие собой колонны, заполненные специальными насадками в виде колец или шариков, изготовленных из пластмассовых или керамических элементов или крупный шлак и щебень. Насадка может распределяться в виде отдельных регулярных слоев или беспорядочно.
За счет насадки скруббер обладает хорошо развитой поверхностью контакта между газом и орошающей жидкостью, пленка которой образуется на элементах насадки и постоянно разрушается, перетекая с одного элемента насадки на другой.
Элементы, используемые в качестве насадки, обладают большой удельной поверхностью, т. е. поверхностью, приходящейся на единицу объема насадки. Такими элементами часто являются кольца Рашига, представляющие собой керамические или пластмассовые полые цилиндры, или свободно перемещающиеся полые или сплошные шары из пластмассы или резины диаметром 20—40 мм.
Насадочные скрубберы используются в основном для предварительного охлаждения газа, улавливания тумана или хорошо растворимой пыли, например, сульфата натрия, присутствующего в дымовых газах содорегенерационных котлоагрегатов.
Для мокрой очистки нетоксичных или невзрывоопасных газов от пыли применяют центробежные скрубберы, в которых частицы пыли отбрасываются на пленку жидкости центробежными силами, возникающими при вращении газового потока в аппарате за счет тангенциального расположения входного патрубка в корпусе.
Пленка жидкости толщиной не менее 0,3 мм создается подачей воды через распределительное устройство и непрерывно стекает вниз, увлекая в бункер частицы пыли. Эффективность очистки газа от пыли в аппаратах такого типа зависит главным образом от диаметра корпуса аппарата, скорости газа во входном патрубке и дисперсности пыли.
Наиболее распространенными аппаратами мокрой очистки газов являются скрубберы Вентури, которые состоят из орошающей форсунки, трубы Вентури и каплеуловителя.
Труба Вентури состоит из сужающегося участка (конфузора), в который подается очищаемый газ, и из расширяющегося участка (диффузора). Орошающая жидкость подается при помощи форсунок, распыляющих ее на капли, движущиеся со скоростью 30—40 м/с. Этот поток капель увлекает очищаемые газы. В трубе Вентури происходит осаждение частиц пыли на каплях жидкости, которое зависит от поверхности капель и скорости частиц жидкости и пыли в диффузорной части. Степень очистки в значительной мере зависит от равномерности распределения капель жидкости по сечению конфузорной части трубы Вентури. В диффузорной части скорость потока снижается до 15—20 м/с и подается в каплеуловитель. Каплеуловитель представляет собой прямоточный циклон. Скрубберы Вентури обеспечивают высокую эффективность очистки аэрозолей (до 99%) со средним размером частиц 1—2 мкм при начальной концентрации примесей до 100 г/м3.
88 Термическое и термокаталитическое обезвреживание выбросов от ЛОС. –данн. м-ды исп-ся для очистки в-сов гл.обр. от ЛОС. В основе этих методов леж. окисление до СО2 и Н2О. Основные парам-ры влияющие на степень очистки (η): 1)темп-ра, которая д.б. выше темп-ры воспламенения самого труднолетучего в-ва присут. в выбросах (на 100-120 К), чем выше темп-ра, тем выше η, но при повышении темп-ры резко возрастает содерж. NOx в обезвреженных газах, поэтому т-ра д.б. <800К 2)время контакта (0,1-1сек), т.к чем больше время, тем б. вероятность вторичного загр-я. Содерж-е СО в оч-х газах гл.обр. зав. от отношения С и О2.3)условия тепло и массообмена опр-ся условиями перемешивания, р-ция д. проходить в перемеш-м потоке. Существенное вл-е на условия обезвр-я оказыв. концентрация ЗВ. Если иребуемая темп-ра не обеспечивается за счет тепла ок-ния в-тв, то необходимо сжигать дополнит. топливо. Верхняя граница концентраций установленных в зав-ти от значения верхнего концентрационного предела взрываемости (обычно это не>1/2предела взрыв-ти).
Эти пр-сы нежелат. исполь-ть для очистки выбросов сод-х галогены, Ме, N,S-сод-е соединения. Можно исп. в случае, если газы будут подв. доп-й очистке.
Технологические схемы и аппаратурное оформление терм. и терм-кат. обезвр.
Состав технол-й схемы выбирается с учетом концентрации ЗВ, способов отвода и исп-я отводящих газов, и предварит-й обработки.
При термич-м обезвр. предварит-я обработка не требуется. Термич. обезвр. целессобр-но проводить в том случае если макс. используется тепло отводящих газов, если не исп. то такую обработку пров-ть не рентабельно.
вых.
вх.
Теплообменника м. и не быть, есла газы исп-ся в качестве сушильного агента, или теплоносителя для технол-х процессов. Теплооб-к м. вводиться в качестве отдельного узла реактора или исп-ся как отдельный аппарат. Термич-е обезвр-е можно организовать в топках действ-х котельных.
90 Технологические схемы биологической очистки выбросов.
Биологическая очистка основана на использовании ЗВ в качестве источника питания или элементов для жизнедеятельности микроорганизмов.Микроорг-мы адаптируются к составу и концентрации ЗВ. Достоинство в том, что обеспечив-ся высокая степень очистки при некритичных параметрах процесса (Т=30С, энергия-минимальная). Также очистка от сложных примесей.
Специфика метода: -Необходимо поддерживать стабильный состав газо-воздушного потока;
-Сложно обеспечить устойчивую работу, если источник выделения работает циклически;
- При большой температуре газо-воздушн. потока, необходимо охлаждение.
На практике исп-ся несколько схем биологической очистки:
1) С использованием биофильтра. Он вкл-ет в себя: 1. Устройство для орошения, 2. Насадка (закреплены микроорганизмы на коре, соломе, волокне), 3. Сборник, 4. Расходная емкость.
Питательные в-ва: С,N,Р,К.
2) Использование биоскруббера. Он представляет собой контактный аппарат на орошение которого подается суспензия мироорг-в.
Он включает в себя: 1. Контактный элемент, 2. Сборник, 3. Окисление ЗВ.
Особенность: Ок-е ЗВ идет в аэробном биореакторе.
3) ЗВ из газового потока сорб-ся водой в насадочном аппарате. Затем вода подается в аэробный биореактор, в котором идет фотохимическое окисление ЗВ.
Биологическая оч-ка прим-ся при оч выбросов при нанесении лакокрасочных покрытий, при переработке полимерных материалов, в деревообраб-м производстве.
91. классификация и общая характеристика методов очистки сточных вод.
В основу классификации методов очистки положено агрегатное состояние и свойства ЗВ.
ЗВ представлены:
- органические
- неорганические
- газы
93. Нейтрализация сточных вод. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Нейтрализация СВ
СВ должны иметь рН = 6,5-8,5 (которые сбрасываются в водоемы). Чаще всего встречаются кислые СВ и низкое значение рН этих вод обусловлено присутствием (H2SO4, HCl), менее H2S, органич., HNO2.
Щелочные СВ встречаются реже –это воды которые образуются при мойке оборудования и др (каустическая сода, NaCO3). Особенность в том что мойка проводится периодически
Основные методы нейтрализации:
- взаимная нейтрализация, которая определяет смешивание в определенных V кислотных и щелочных СВ. Иногда взаимная нейтрализация может быть организованна на региональном уровне, когда СВ одного предприятия смешивается со СВ другого
- реагентная нейтрализация, предполагает использование реагентов; для кислых СВ используются: известь, известняк в виде водных суспензий, NaOH, Na2CO3
При определении расходов нейтрализующих агентов необходимо учитывать содержание активного вещества; необходимо учитывать V соответствующей реакции.
Реагентная нейтрализация может проводиться как введением нейтрализ. Агента в СВ, так и через пропускание СВ через слой нейтрализ. Агента, который имеет форму зерен, кусков. Причем последний вариант хорошо подходит для очистки СВ с переменным расходом
- нейтрализация кислыми газами (например дымовыми газами, которые содержат SO2, CO2 и др.) В этом случае нейтрализация проводится в абсорбере
Особенностью нейтрализации кислых СВ в большинстве случаев сопровождаются образованием труднорастворимых соединений. Кислые СВ часто содержат ионы тяжелых Ме, которые при нейтрализации СВ, которые переводятся в труднорастворимые соединения. Если такое имеет место, то необходимо учитывать расход нейтрализующего агента.
Часто при нейтрализации приходится использовать коагулянты и флокулянты. Образующися шлам необходимо уплотнять, обезвоживать, решать вопрос о его использовании или размещении.
Использование реакций окисления для очистки СВ от неорганических примесей.
Окисление позволяет обезвредить Св, которые содержат следующие ЗВ: цианиды, сульфиды и др., S – содержащие соединения.
На реакции окисления основана очистка СВ от соединений железа. Обычно Fe представлено Fe2+ и очистка от Fe основана на доокислении до Fe3+ с последующим осаждением Fe в форме Fe(OH)3
Fe2+→ Fe3+→ Fe(OH)3.
В качестве окислителя межет применяться О2 воздуха, и более сильные окислители. Очистка СВ от цианидов основана на их окислении свободным активным хлором или О3 в щелочной среде при рН=10-11. Цианиды переводятся в азот и СО2. Очистка СВ от S2- также производится путем их окисления до сульфитов (окислители О2 и О3)
Использование реакций восстановления.
1) от ртути причем Hg восстанавливается до металлической ртути
2) от соединений мышьяка As
3) от соединений Cr хрома
Соединения Cr+6 хорошо растворяется в воде, для их очистки необходимо восстановить Cr до Cr+3 и осадить Cr+3 в виде Cr(OH)3. В качестве восстановителя могут использоваться сульфиты, ионы Fe2+ иногда Н2
Очистка СВ от ионов тяжелых металлов
СВ с содержанием тяжелых Ме образуются на предприятиях машиностроения, приборостроения, т.е. где используются процессы травления, покрытий. Основным методом очистки СВ является осаждение их в форме гидроксидов.
В общем случае схема очистки СВ от ионов тяжелых Ме включает:
- обезвреживание циансодержащих растворов
- обработку Cr содержащих СВ
- нейтрализацию всех растворов и жидкостей
В результате такой очистки образуется гальваношлам степень очистки таким способом достаточно высокая, можно обеспечить концентрацию соответствующую требованиям. Однако из-за образования шлама признать что эта технология решает задачу ↓ воздействия на ОС
94 Очистка сточных вод флотацией.
Флотация основана на создании условий для перемещения взв в-в на поверхность жидкости. В процессе на поверхность всплывают частицы имеющие плотность не только < ρ воды; но и > ρ воды. Используются для разделения суспензий.
Для того чтобы произошло флотационное разделение необходимо чтобы на взв частицах СВ сорбировались пузырьки газа, т. е. чтобы образовался комплекс взв частицы – пузырьки газа и для этого комплекса ρ будет меньше ρ воды, хотя сама частица может иметь ρ> ρ воды
На образование этих комплексов существенное влияние оказывают показатели
- поверхностное натяжение на грани раздела фаз
- t°
- вязкость жидкости
- условия перемешивания
Т. к. существенную роль играет пов. натяжение необходимо обеспечить соответствующую поверхность, для этого применяются ПАВ (флотореагенты).
Флотореагенты могут быть как коагулянты так и флокулянты которые влияют на поверхность как твердых частиц так и пузырьков.
По способу получения пузырьков газа в объеме жидкости различают следующие способы флотации:
1 Напорная флотация, заключается в том, что СВ насыщается газом входящим под давлением , а затем после смешения происходит выделение пузырьков по всему объему.
2 пневматическая флотация – в-х подают в объем жидкости через специальные устройства (как пневматическая аэрация при биологической очистке)
3 импеллерная флотация - в-х (газ) подается в объем жидкости за счет вращения импеллера турбины, мешалки.
4 электрофлотация - пр-с насыщения жидкости газом за счет электродных пр-сов (катод Н2, на аноде – О2)
5 биологическая флотация – побочный процесс в результате анаэробных процессов
6 химическая т. е образование пузырьков газа в результате хим реакции
Эти способы отличаются способом создания требуемой концентрации частиц (пузырьков) дисперсной фазы
Пневматическая и импеллерная флотация и их модификации предполагают подачу воздуха в рабочий объем, камеру флотатора, при этом формируется комплекс газово-дисперсный
Если в СВ присутствуют растворенные вещества которые обладают поверхностно активными свойствами, то также могут адсорбироваться на поверхности раздела и формируют комплекс
Газово-молекулярный
В случае напорной, электро, химической, биологической пузырьки газа образуются по всему объему жидкости в результате различных процессов. И размеры этих пузырьков меньше по сравнению с ранее рассмотренными.
В результате образуются комплексы вида
дисперсно-газовый
Дисперсные частицы являются центрами, на которых образуются пузырьки
В плане степени очистки этот комплекс более предпочтителен. Причем высокая степень очистки обеспечивается при меньшем количестве воздуха.
Расход воздуха на флотацию зависит от:
1 концентрации дисперсной фазы
2 колоидно-химических свойств дисперсной фазы
3 t°
4 размеров пузырьков газовой фазы
В процессе флотационной очистки получают очищенную воду и флотошлама, Однако если в СВ содержится ПАВ, то флотошлам может представлять стойкую пену которую трудно обработать.
Конструкции флотаторов технологические схемы
Конструкция зависит от способа флотации, существуют и общие элементы:
Все флотаторы имеют элементы для удаления флотошлама с поверхности. Чаще всего используются скребковый транспортер, но иногда используют сдув сжатым воздухом.
Глубина работы камеры небольшая (1-1,5 м), глубина не может быть < 3 м
Флотаторы – прямоугольной или круглой формы, прямоугольные меньше производительные
Пневматические (барботажные) флотаторы
Самые простые, используются при небольших концентрациях веществ
На ДУ подается воздух, он диспергируется на пузырьки определенных размеров. В нижнюю часть подается ст вода. В рабочем объеме происходит взаимодействие на поверхности жидкости собирается шлам, который с помощью скребкового транспортера перемещается в лоток для сбора шлама.
Проблема: возможно забивание отверстий дисперг. => ухудшение условий диспергирования => увеличение размеров пузырьков (т.к. повышается расход) => меньше эффективность
Импеллерный Флотатор
В нем воздух поступает в жидкость за счет подсасывания в зону работы мешалки, турбины, импеллера
1 - камера, 2 – труба, 3 – вал, 4 - импллер
По центру установлен импеллер (мешалка), похож на рабочее колесо насоса. Вал находится в перфорированной трубе через которую в зону действия импеллера подсасывается воздух.
Под импеллером находится статор; который имеет отверстия через которые жидкость проходит поступает в камеру флотатора.
Решетка, которая установлена вокруг выполняет роль направляющих (направляет поток жидкости вверх). Флотошлам удаляется в верхней части, а ОВ в нижней части
Достоинства: не требуется системы подачи сжатого воздуха; аппарат компактен но как и пневматический характеризуется невысокой степенью очистки. Для ↑ степени очистки могут использоваться до 6 импеллерных флотаторов
Напорная флотация
Обеспечивается формирование комплекса дисперсно-газовой фазы; который характеризуется малыми размерами пузырьков => характеризуется высокой степенью очистки. Для ее осуществления необходимо провести насыщение жидкости газом. Используются несколько форм ; которые отличаются способом насыщения СВ газом и степенью подачи жидкости в аппарат
Сжатый воздух может подаваться в сатуратор или на всасывающую линию насоса
Сатуратор – обеспечивает более полное растворение газа в жидкости. В нем вода находится 2-3мин. Редукционный клапан – для регулирования давления перед подачей СВ во флотатор (Ф)
Реагируя давление можно регулировать дозировку воздуха
Разновидностью напорной флотации является вакуумная флотация. Ее особенность: сам аппарат, камера вакуумируется, а для насыщения воды используется сжатый воздух. Для нее меньше диапазон управления расходом и параметрами пузырьков газа.
В некоторых случаях во флотаторах могут устраиваться осадительные секции
Тонкослойные блоки способствуют равномерному распределению жидкости по раб. Объему, а ТБ на входе способствует более полному отделению флотац. комплексов от ОВ. Если многосекционный, то обеспечивается подача в каждую секцию за исключением последней
Электрофлотация – универсальный способ, т. к. электрофлотаторы работают в диапазоне концентраций ЗВ, легко поддаются управлению, автоматизации. Отличаются широким диапазоном по производительности.
В них газы – это не воздух, а Н2 и О2 который образуется в результате электродных процессов (Н2 – катод, О2 - анод). Всегда электродная система располагается в данной части (нижней) аппарата.
Флотационные системы настоящее время активно развиваются и в процессе очистки производственных СВ в ряде случаев вытесняют отстойники. Большинство таких систем предполагает использование вспомогательных веществ (флотореагентов). Помимо очистки от взв веществ флотационные установки могут использоваться для очистки от растворенных веществ. Например пенная сепарация (флотация) которая используется для очистки от ПАВ и веществ, способных сорбироваться на пузырьках газа
Ионная флотация. Используется для очистки СВ от ионов тяжелых металлов . Для фиксации, перевода в труднорастворимое состояние используют соли жирных кислот или жирные кислоты. В результате образуются труднорастворимые комплексы, которые легко флотируются
Этот процесс ведут следующим образом: в СТ воду вводят воздух, разбивая его на пузырьки каким- либо способом, и собиратель. Собиратель образует в воде ионы, которые имеют заряд, противоположный заряду извлекаемого иона. Ионы собирателя и загрязнений концентрируются на поверхности газовых пузырьков и выносятся ими в пену.
95 Обезвреживание и обеззараживание сточных вод с использованием сильных окислителей.
Химическое окисление при очистке СВ применяется в том случае если органические вещества не поддаются биохимическому окислению. К таким веществам относятся ПАВ, красители, некоторые нефтепродукты, УВ с большим числом атом. углерода.
В таких СВ присутствует смесь веществ, которые другими методами очистить не удается.
В качестве окислителей применяются:
- Cl и Clсодержащие реагенты
- озон
- технический О2 и О2 воздуха
- Н2О2
Окисление лежит также в основе обезвреживания СВ под действием УФ излучения.
Выбор окислителей зависит от целого ряда факторов:
- t°
- рН
- режим отведения
- требований к качеству очищенной воды
Окисление ЗВ Cl и Clсодержащими реагентами
Cl- самые распространенные реагенты для обезвреживания.
Используются хлор, хлораты, гипохлориты, ClO2, на практике чаще всего применяют газообразный Cl и гипохлорит Na, который удобнее получать на месте из р-ра NaCl электролизом.
Недостатки:
- Cl – вещество 1-го класса опасности =>необходимость соблюдать соответствующие требования безопасности
- при использовании Cl увеличивается минерализация воды
- в результате возможно образование продуктов прямого хлорирования некоторых ЗВ
Использование О3 известно~35 лет. О3 – сильный окислитель, 1-го класса опасности, озоно - воздушные смеси взрывоопасны, нижний предел взрывоопасности ~ 5 об%
О3 окисляет большинство органических соединений
Достоинства:
1) не использует минерализацию воды, но обогащает Н2О кислородом
2) получают непосредственно на месте из технического О2 или из воздуха
Обезвреживание СВ О3 может происходить за счет:
1) прямого окисления ЗВ – характерно для неорганических веществ
2) косвенное окисление (непрямое) – окисление, которое обеспечивается продуктами разложения О3 или его реакцией с Н2О. Это не только ионы, но и радикалы. Самым сильным окислителем является гидроксильный ион радикал ОН-
3) озонолиз – процесс имеет место при взаимодействии органических вещеист имеющими кратные связи с О3 с образованием промежуточных продуктов, которые в последующем разлагаются до простейших соединений
4) О3 катализирует реакции окисления с участием молекулярного О2.
Ффективность применения О3 зависит от :
- t°
- рН
-концентрации органических веществ
- присутствия неорганических веществ
- продолжительности контакта
Расход О3 можно ↓-ть, если сочетать обработку озоном с ультрозвуковой или УФ обработкой. Это позволяет в несколько раз ↓-ть долю О3
Недостатки:
1) значительные затраты на получение О3
2) взрывоопасностьО3
3) проблема остаточного содержания озона
О3 получают на специальных установках – озонаторах. Воздух который поступает на озонатор должен пройти 2-х ступенчатую очистку примесей, 2-х ступенчатую очистку от влаги и только затем подается на электродную систему, которая создает тлеющий коронный разряд.
Многоступенчатая очистка проводится т.к. примеси могут вывести из строя установку, а влага увеличивает энергозатраты.
Выбор технологической схемы определяются характеристиками СВ, требуемой продолжительностью обработки и необходимостью максимально полного использования О3
Самой простой является схема с 1-щй контактной ступенью
Отходящие газы подвергаются разложению ост О3, котрые могут производиться:
1. термическим методом. Который заключается в нагреве отходящих газов до t° 340-350°С
2. термокаталитический – в присутствии катализатора при t° 60-20°С
Тепло отходящих газов при использовании термического метода должно рекуперироваться
Если в СВ содержатся трудноокисляемые органические вещества, то целесообразно использовать 2-х ступенчатую противоточную схему озонирования
Обычно остаточная концентрация не > 0,01% по массе и тогда не требуется дополнительного разложения О3.
Обеззараживание СВ
Сильные окислители помимо обезвреживания обеспечивают и обеззараживание воды. Обеззараживанию подлежат городские СВ после очистки, производственные СВ после биологической очистки, поверхностные воды, которые используются для целей питьевого водоснабжения. Обеззараживание заключается в обработке воды окислителями и создании определенной остаточной концентрации окислителя. Обеззараживание - ↓-ие уровня бактериального значения
УФ обработка
УФ используются для обеззараживания. УФ обработка используется также для обезвреживания СВ. Механизм действия УФ излучения близок к действию полизир излучения, т. е. обезвреживание может происходить за счет фотохимической реакции за счет ЗВ, а также получения в объеме воды атомарного О2 и некоторых радикалов, в некоторых случаях используется О3
УФ излучении не используются вещества поэтому для повышения степениь обезвреживания СВ требуется более длительная обработка. УФ – самый применяемый вариант для некоторых случаев, т. к. не требуется введение реактивов и обеспечивает высокий эффект.
Конструктивно аппараты для УФ обработки представляет собой установки проточного типа, в которой установлены пучки цилиндрич. УФ лампы
Вода движется вдоль трубок между лампами. Затраты определяются продолжительностью работы лампы
97 Общая х-ка биологических методов очистки СВ. Аэробные и анаэробные методы.
Аэробная (АЭ). АЭ процессы биоочистки идут в присутствии молек-го кислорода О2. Основная направленность ок-е процессы, в осн. с участием О2. Особенностью явл. сравнительно большой выход биомассы. АЭ процессы требуют определенных затрат энергии на аэрацию, иногда они оч. значительны.
Сообщества микроор-в: оч. важно обеспечить стабильность субстрата, к-й поступает на очистку. Соо-во м/ов: особенность в том,что м/мы представлены сообществом, а не разрозненными видами. Активный ил- агрегированные бактерии, в АИ присутствуют углерод-окисл-е флоккула-образующие бактерии. АИ х-ся минерализацией 25-35%, средним временем жизни 6-7 суток.
Анаэробные процессы (АНАЭ). Эти процессы протекают в условиях незначит. сод-я О2 или при его отсутствии. Эти процессы на практике широко стали применяться недавно, т.к их сложно организовать и закономерности их были изучены недостаточно. Особенностью явл. то, что они по сравнению с АЭ хар-ся меньшим тепловыделением.
Отличие от АЭ: 1. Основным компонентом явл.
метан , 2. скорость процессов значит. меньше,
3. незначит. прирост биомассы.
Для достижения более глубокой степени очистки для конкретных СВ необходимо сочетание АЭ и АНАЭ методов. Практически полностью потребление в электроэнергии м. б. покрыты за счет сжигания биогаза.
98. Технологические схемы биологической очистки СВ. Оборудование и сооружения биологической очистки СВ.
Для очистки городских СВ, хоз-фекальных СВ исп-ют след. схему очистки: (1-я общ. схема)
всплывающ.включения воздух
СВ
ОВ
отбросы, пеок сырой осадок
возвратн. А. ил
ИАИ
Также может использоваться 2-х ступенчатая биологическая очистка СВ, где вышеприведенная схема дополняется.
2. Система предпологает организацию очистки СВ в аэроционных сооружениях, где используется зонирование. Выделяют: аксидную, анооксидную, аэробную и анаэробную зоны.
Основным оборудованием для очистки СВ, являются аэротенки и биофильтры.
Очистка в аэротенках. Аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки в аэротенке идет по мере протекания ч/з него аэрированной смеси сточной воды и активного ила во взвешенном состоянии. Аэротенок представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Они бывают 2-х, 3-х и 4-х коридорные. Глубина аэротенков 2-5 метров.
Биофильтры- это сооружения,в корпусе к-х размещается кусковая насадка(загрузка) и предусмотрены распределительные устройства для СВ и воздуха. В биоф-х СВ фильтруется ч/з слой загрузки (щебень, гравий, керамзит), покрытый пленкой из микро-в. Микроо-мы биопленки ок-ют органич-е в-ва, используя их как источники питания и энергии.
99.Термическое обезвреживание отходов. Сжигание отходов.
Термическое обезвреживание является универсальным методом обработки широкого спектра отходов, как не опасных, так и чрезвычайно опасных. К термическим методам относят: сжигание ( происходит окисление, минерализация органической части отходов) и пиролиз (не сжигание) –термохимическая переработка. Отходы нагреваются без доступа воздуха.
Схема сжигания:отходыСЖИГАНИЕ тепловая энергия
воздух дымовые газы
дополнительное топливо шлак зола
При пиролизе образуется минеральная составляющая и углерод (сажа). Газы пиролиза содержат углеводороды. При пиролизе образуется несколько жидких фракций (масляная, жидкая не водорастворимая, водная).
Для сжигания используются различные виды конструкций (все зависит от вида отходов). Для твердых отходов используются: слоевые топки, барабанные, с кипящим слоем. Для сжигания пастообразных отходов используются: барабанные топки, установки надслоевого горения. Для жидких: камерные топки, факельные,циклоны.
Для сжигания отходов необходимо обеспечить надлежащую очистку отходящих газов.
99. Дополнение
Термические методы переработки и утилизации ТБО можно подразделить на три способа: слоевое сжигание (неподготовленный) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК); слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластовых фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах; пиролиз отходов прошедших предварительную подготовку или без нее. Несмотря на разнородность состава ТБО, их можно рассматривать как низкосортное топливо (тонна отходов дает при сжигании 1000-1200 Гкал тепла). Термическая переработка ТБО не только их обезвреживает, но и позволяет получать тепловую и электрическую энергию, а также извлекать имеющийся в них черный металлолом.
Достоинства метода сжигания:
- термическая переработка ТБО- универсальный процесс, его можно использовать как для переработки смешанных отходов, так и для переработки любого из компонентов
- в результате высокотемпературной обработки ТБО, биологические загрязнения уничтожаются полностью
- объемы вторичных отходов (зола, шлам, пыль) в 6-20 раз меньше объемов ТБО, поступающих на термическую переработку
- энергию выделяемую, при сжигании отходов, можно использовать для производства электроэнергии
Недостатки метода:
- при горении отходов в воздух попадает большое количество токсичных веществ: оксиды серы, хлористый водород, оксиды азота, оксид углерода, свинец, диоксины
- при неполном сгорании получается огромное количество новых соединений – их называют продуктами неполного сгорания. Среди них углеводороды и ароматические углеводороды, их хлорированные производные, токсичные фенолы и хлорфенолы
-помимо этого существует проблема захоронения токсичной золы, образующейся при сжигании ТБО, хоть она меньше по объему, но гораздо токсичнее сжигаемых отходов
- высокая стоимость предприятий по сжиганию отходов
100.Пиролиз отходов и использование продуктов пиролиза.
Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. Пиролизу подвергаются ТБ и близкие к ним по составу промышленные отходы, отходы пластмасс, резины(в том числе автомобильные покрышки), другие органические отходы. Пиролизу подвергаются отходыкоторые содержат органические вещества и выполняется соотношение(зольность-влага-горючесть). С санитарной точки зрения процесс пиролиза обладает лучшими показателями по сравнению с сжиганием. Количество отходящих газов, подвергаемых очистке, намного меньше, чем при сжигании отходов. Объем твердого остатка, получаемого по схеме высокотемпературного пиролиза,может быть значительно уменьшен. Твердый остаток можно использовать в промышленности(сажа, активированный уголь). В основу классификации пиролизных установок положен температурный уровень процесса, так как именно температура в реакторе определяет выход и качество продуктов пиролиза отходов того или иного состава(низкотемпературный пиролиз-200-600º, среднетемпературный-600-800º, высокотемпературный выше 800º, плазменный выше 1000º)
100. Дополнение
Под пиролизом понимают процесс термического разложения отходов без доступа кислорода, в результате которого образуется пиролизный газ и твердый углеродный остаток. Количество и состав продуктов пиролиза зависит от состава отходов и температуры разложения. Пиролиз ТБО способствует созданию безотходных и малоотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов.
Низкотемпературный пиролиз – это процесс,при котором измельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: пиролиз органической части под действием температуры без доступа воздуха; пиролиз в присутствии воздуха обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760ºС; пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850ºС. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов , заключается прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому надземное складированиепиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит выплавки тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения, и транспортировки полученных продуктов.а также то, что оборудование имеет небольшую мощность. В целом процесс требует меньших капитальных затрат.
Высокотемпературный пиролиз-это газификация. Газификация является термохимическим высокотемпературным процессом воздействия органической массы или продуктов ее термической переработки с газифицирующими агентами, в результате чего органическая часть или продукты ее термической переработки обращаются в горючие газы. В качестве газифицирующих агентов применяют воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода, а также их смеси.
101. Биотехнологические методы переработки отходов. Биокомпостирование.
Биотехнологические методы- это более экологические методы.
биотермические бактеривыщелачиваниевермиокомпостирование
анаэробная аэробная
биокомпостирование
Аэробной очистке подвергаются осадки очистных сооружений. В аэробных условиях с помощью микроорганизмов труднорастворимые металлы переводятся в растворимые.
Биокомпостирование- самый распространенный метод переработки отходов. Этим методом перерабатываются отходы содержащие биополимеры, органические вещества- не менее 70% это, осадки канализации, твердые коммунальные отходы, осадки пищевой промышленности, древесные отходы. Метод основан на жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, которые обеспечивают окисление низкомалекулярных соединений, превращая их в целлюлозу и гумусоподобные вещества. При этом окисляется до 30% органического вещества. В процессе повышается температура в слое отходов до 60-70º.Тепло выделяется за счет жизнедеятельности микроорганизмов. При такой температуре стабилизируется состав, устраняется неприятный запах. Продукт представляет собой почвоулучшающую добавку, можно использовать в сельском хозяйстве.
Основными технологическими параметрами являются:
- состав (желательно присутствие кроме углерода, еще азота и фосфора в соотношении C :N :P 100:5:1
-отходы не должны содержать крупногабаритные частицы. Состав оказывает влияние на аэрацию отходов.
- влажность 60-65%. Увеличение влажности затрудняет аэрацию
-соблюдение условий аэрации
-периодическое перемешивание
- созревание компоста может идти несколько месяцев
102.Полигоны по обезвреживанию и захоронению, твердых коммунальных и опасных промышленных отходов.
Полигон- специализированное природоохранное сооружение, на котором предусмотрены инженерные сооружения для снижения воздействия на окружающую среду. Бывают: специальные полигоны-по обезвреживанию отходов; полигоны для захоронения. Наиболее распространены полигоны для хранения твердых коммунальных отходов.
На полигоне должны быть:
-противофильтрационные экраны для недопускания загрязнения подземных вод.Используются слои глины не менее 2-х метров в высоту, полимерные пленки.
-устройство для отвода и очистки фильтрата(в котором высокое содержание органических веществ, высокая минерализация и патогенные микроорганизмы). Фильтрат необходимо очищать.
-контрольные колодцы, наблюдательные скважины. Места их расположения выбираются с учетом движения подземных вод. Количество зависит от площади.
-сооружения по сбору и отводу поверхностных вод. Необходимо предотвратить попадание поверхностных вод с прилегающей территории.
- освещение, ограждение
- необходимо соблюдать условия складирования. Полигон разбивается на карты.
Полигон по обезвреживанию опасных отходов:
- сооружения обеспечивают прием отходов по отдельным потокам, разгребают без участия человека
-обезвреживание происходит термическими методами по отдельным фракциям
- выделяется производственная зона, зона хранения отходов, вспомогательная зона (лабораторный корпус, административный, транспортный цех).
- СН4, СО2, NН3, Н2S
-прод-ты метаболиз.
-Прирост биомассы (меньше чем АЭ)
- Воздух
-Субстрат
-биомасса
АЭ
-тепловая энергия
-СО2, Н2О, NОх
- Избыточная биомасса
Рис. 1-7. Батарейный циклон;
а— схема: / — корпус; 2 — распределительная камера; 3 — решетки; 4 — циклонный эле мент; б —элемент с направляющим аппаратом типа «винт»; в — элемент с направляю щим аппаратом типа «розетка»
Рис. 1-3. Инерционные пылеуловители:
а – с перегородкой; б — с плавным поворотом газового потока; в - с расширяющимся конусам; г— с боковым подводом газа
Печи, горелки
Термические методы
Конденсаторы
Реакторы
Адсорберы:
с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным слоем
Абсорберы:
тарельчатые,
насадочные,
пленочные,
распыливающие
Фильтры туманоуловители
Мокрые электрофильтры
Сеточные брызгоулавливатели
Сухие электрофильтры
тв. част.
газ
взв. частица
газ
пузырьки
тв. час-цы
АНАЭ
Доочистка
АЭ
Предварит
очистка
-Субстрат
- Энергия
Циклоны
Очистка от пылей
Газопромыватели:
полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционного действия, центробежные, механические, скоростные
Конденсационные
Каталитические
Адсорбционные
Абсорбционные
Электрические
Мокрые методы
Фильтры:
волокнистые,
тканевые,
зернистые,
керамические
Очистка от парообразных примесей
Очистка от газообразных примесей
Пылеосадительные камеры
Очистка от туманов и брызг
Пылеуловители:
инерционные,
динамические,
вихревые
Сухие методы
Тепло- обменник
Реактор
разделитель-ная камера
вторичн.
отстаив.
Первичное
отстаивание