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
Основы инженерной защиты окружающей среды
1. Перед инженерами технических вузов применительно к практической деятельности основными задачами экологии в области защиты О.С. от загрязнения являются следующие:
2. Основным средством защиты О.С. от загрязнений промышленными предприятиями является очистка. Очистка- это удаление из среды тех или иных физических, химических или биологических агентов, либо снижение их концентрации до уровня, позволяющего испоьзовать ее для нужд хозяйственной деятельности.
Основные задачи очистки в области для защиты О.С.
3. Для защиты атмосферы от промышленных выбросов предприятий предусматриваются следующие мероприятия:
4. Методы очистки газовых выбросов от парообразных загрязнителей делятся на
каталитические и некаталитические
5. Метод адсорбции основан на способности адсорбентов, представляющих- твердые высокопористые активные вещества, имеющих большую развитую удельную поверхность избирательно извлекать из парогазовой смеси определенные компоненты. В качестве сорбентов применяют АУ, цеолиты, полимеры, селикагели и др.
Различают физическую и химическую адсорбцию веществ на поверхности сорбента. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силя Ван-Дер-Ваальса) Энергия тепла, освобождаемая при этом зависит от сил притяжения и находится в пределах до 40кДж/моль. Преимуществом физической адсорбции является обратимость процесса. Этот метод экономически более выгоден потому, что можно и извлечь адсорбируемое вещество и восстановить адсорбционную емкость(способность) сорбента при извлечении загрязнителей из газовых выбросов.
Химическая адсорбция (хемосорбция) – в ее основе лежит реакция химического взаимодействия между сорбентом и адсорбируемым веществом, и энергия тепла, освобождаемая при этом всегда больше 40кДж/моль. Восстановление адсорбционной емкости адсорбента в данном случае затруднено. Извлечь вещество из сорбента невозможно даже, используя термический способ при этом сорбент практически не восстанавливается.
Процесс очистки газовых выбросов обычно осуществляется в вертикальных, кольцевых, горизонтальных адсорберах.
очищенный газ
неконденсируемый пар
вода сконденсир адсобтив в ханилище
газ на очистку
водный конденсат очищаемый
Адсорбцию обычно осуществляют в полочных реакторах периодического действия без теплообменных устройств, адсорбент обычно располагается на полках. Конструктивно адсорберы выполняются в виде вертикальных, горизонтальных, кольцевых емкостях, заполненных пористым сорбентом, через который фильтруется поток очищаемого газа.
Недостаток метода периодичность процесса и связанная с этим малая интенсивность оборудования, высокая стоимость периодической регенерации. Данный недостаток можно легко устранить, заменив его, на непрерывный способ очистки в движущем кипящем слое адсорбента.
6. Абсорбционный метод основан на разделении газо-воздушной смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов в смеси с жидким поглотителем с образованием раствора. Чаще всего метод абсорбции называют скрубберным процессом. Обычно данный способ применяют для очистки отходящих газов от сернистых соединений, паров SO2 , кислот (HI, H2 SO4 H 2 S), СО2 , СО и др. токсичных газов как формальдегид, фенол. Это непрерывный процесс как правило циклический т.к. поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотителя и его возвращением в начало. Например, для удаления из технологических выбросов парообразных и газообразных примесей таких газов как NH3, HF, HCI в качестве поглотителя используется вода. Организация контакта газового потока с жидким поглотителем осуществляется либо пропусканием газа через насадочную колонну, либо барботажем газа через слой абсорбирующей жидкости. Поэтому в зависимости от способа контакта различают следующие виды оборудования: орошаемые циклоны, форсуночные и центробежные, барботажно-пенные, тарельчатые скрубберы, скрубберы Вентури, и др. Общее устройство противоточной башни: загрязненный газ входит в нижнюю часть башни, поднимаясь в верх проходит через неподвижную инертную насадку, которая предназначена для увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки. Очищенный газ покидает башню через ее верхнюю часть, куда при помощи разбрызгивателей вводят чистый поглотитель, а в нижней части собирается отработанный раствор, который покидает абсорбер в качестве отхода. Процесс протекает, тем быстрее, чем больше поверхность раздела фаз, турбулентность потока, от типа поглощаемой жидкости, контакта газового потока с жидким растворителем. Главное условие при выборе абсорбента - является растворимость в нем извлекаемого компонента и его зависимость от температуры и давления. Этот метод обеспечивает высокую очистку, но может быть нерентабельным если отсутствует возможность использовать выделенные газы для дальнейшей переработки (использование газоочистительной техники по замкнутому циклу.) На предприятиях теплоэнергетики нашел наибольшее распространение следующий способ удаления из газовых выбросов SO2 впрыскиванием в топочную камеру известкового молока при температуре 1300-1700 С
Схема очистки газовых выбросов от SO2
Ca(OH)2 + SO2 --- CaCO3 + H2 O
Очищенный газ 8
7
9 свежая известковая вода 11 сброс техно-
логической
в воды в реку реку
шламовый насос 5,6
2ой способ очистки газовых выбросов от SO2 (химическая реакция- хемосорбция)
поглощение газа происходит в газообразным аммиаком при температуре 1500 С
NH3 +SO2 +H2 O = (NH4)2SO3
Газы орошаются водой в скруббере, конечный раствор взаимодействует с щелочью, известью или оксидом цинка для регенерации аммиака, который снова поступает для улавливания SO2
(NH4)2SO3 + 2NaOH = 2NH3 + Na2SO3 + 2H2 O
Метод абсорбции чаще называют мокрым т.к. используются жидкие поглотители. Его преимущество заключается в том, что он экономичный и очистка газов в больших количествах осуществляется непрерывно.
7. Термический метод.
Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газов, паров и сильнопахнущих веществ) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуре газовой смеси. Достоинством этого метода перед адсорбцией и абсорбцией является, то что в данном методе отсутствует шламовой хозяйство, небольшие габариты является очистных сооружений, простота обслуживания, высокая эффективность при обезвреживании. Существенным недостатком данного способа является ограничении области применения т.к. газы содержащие Р,СI, F, S образуют продукты реакции по токсичности превышающие первичные газовые выбросы.
8. Каталитический метод очистки газовых выбросов.
Основан на химическом превращении токсичных веществ, содержащихся в газовых выбросах в безвредные вещества в присутствии катализатора, который ускоряет химическое взаимодействие удаляемых веществ с одним из компонентов газовой смеси или специально добавляемым веществом. В качестве катализатора обычно используют Pd, Pt, Cu или их соединения нанесенные тонким слоем на недорогой металл, например Al2O3. Метод основан на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующим в в очищаемом газе или специально добавляемом в смесь веществом. Катализатор, взаимодействуя с одним из реагирующих соединений, образует промежуточное вещество, которое распадается с образованием продукта регенерированного катализатора.
Каталитическое окисление выгоднее термического. 1) кратковременностью протекания процесса. 2) уменьшение габаритов реактора. 3) снижение температуры до 3000 С. Недостатком этого метода является возможное отравление поверхности катализатора.
Очистка газовых выбросов от NO2
Восстановление оксидов азота газом- восстановителем (H2 , CH4 , CO2 и др.) в присутствии катализатора чаще палладий, нанесенный на оксид алюминия.
4H2 +2NО2 = N2 + 4H2 O 4СО +2NО2 = N2 + 4СO2
Оборудование - термокаталитичесий реактор (в одном корпусе рекуператор теплоты, подогреватель и контактный узел)
9. Биологический метод очистки.
Этот метод основан на способности определенных штаммов микроорганизмов разрушать и преобразовывать токсичные соединения, присутствующих в газовых выбросах. Разложение происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемом газе. Этот метод применяется только для очистки газовых выбросов, имеющих постоянный хим.состав. Очистка осуществляется в биофильтрах (насадка–почва, ил) или в биоскрубберах (орошаемая жидкость водяная суспензия+ активный ил) Необходимые условия для работы 250 -300С, рН= 6,5-8,5.
Для обезвреживания пыли, туманов и аэрозолей чаще всего применяют сухой, мокрый и электрический методы.
Важным параметром в процессе очистки газов от твердых и капельных примесей в различных аппаратах является его эффективность, который расчитывается по формуле = ( Свх - Свых)/ Свх* 100, где Свх,, Свых – концентрация пыли на входе и выходе из аппарата
Сухой метод гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы.
Гравитационное осаждение основано на осаждении взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного воздуха с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс осуществляется в осадительных камерах и отстойных газоходах. Производительность камер определяется по формуле П= S 0 , где S - площадь горизонтального сечения камеры, 0 скорость осаждения. Этот метод предназначен для очистки газовых выбросов от крупных частиц 50-100мкм. Степень очистки достигает 30-50% . Используется для грубой очисткивыбросов.
Инерционное осаждение - основано на стремлении взвешенных частиц, находящихся в газовом потоке сохранить первоначальное направление при изменении его направления. Процесс осуществляется жалюзийных пылеуловителях, которые имеют большое число жалюзей-щелей. Газовый поток проходя через жалюзи обеспыливается, скорость прохождения равно 10-15м/с, гидравлическое сопротивление в аппарате 100-400Па, частицы размером 20мкм не улавливаются. Степень очистки достигает 20-70%, используется для грубой очистки. Существенным недостатком данного оборудования является быстрое истирание или забивание щелей пылью.
Центробежный метод очистки основан на действии центробежной силы, возникающей при вращении очищаемого газового потока в в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов при очистке газовых выбросов от пыли применяют следующее оборудование батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители. Наиболее часто при очистке газов для осаждения твердых аэрозолей применяют циклоны. Газовый поток подается в цилиндрическую часть циклона тангеционально, описывая спираль по направлению к дну конической части и затем устремляется в вверх. Степень очистки от пыли зависит от размеров частиц Для батарейных циклонов циклонов степень очистки достигает 90% для размеров частиц 30мкм, для 5-30мкм -80%, 2-5мкм 40%.
Фильтрация Этот метод основан на прохождении очищаемого воздуха через фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химволокна, стекловолокно) или фильтрующие материалы (керамика ), пористые перегородки. В производственных условиях применяют тканевые и волокнистые фильтры . Эффективность улавливания 85-98% с размером частиц в 1-100мкм, 0,05-100мкм. Расход электроэнергии 1кВт час на 1000м3 очищаемого газа.
Мокрый способ Контакт запыленного газового выброса с поглотителем (жидкость фазой) осуществляется в скрубберах. – абсорбционный метод. Оборудование – скрубберы Вентури, форсуночные, пенные аппараты Размер улавливаемых частиц 20-100мкм. Эффективность очистки достигает 98%.
Электрический способ Процесс очистки запыленного воздуха осуществляется в электрофильтрах. Отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на электродах под действием электрического тока. Размер улавливаемых частиц 0,01-10мкм. Эффективность очистки достигает 99,50%.