Как очистить воздух на предприятии. Системы очистки воздуха

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

На сегодняшний день, как никогда остро, стоит вопрос загрязнения атмосферы вредными веществами. Очистка воздуха является наиболее приоритетной задачей, из-за высокого уровня загрязнения, главной причиной которого является деятельность человека, в частности, развитие промышленности, сельского хозяйства, увеличение количества автотранспортных средств.

Ежедневный объем выбросов вредных веществ (газы, вредные примеси), которые вступают в реакцию с атмосферными газами (O2, N2) ведут к изменению состава воздуха и увеличению количества СО2. Различные изменения в атмосфере ведут к возникновению кислотных осадков, негативно влияющих на грунты, почву, флору и фауну. Кроме этого, такие осадки ведут к постепенному разрушению архитектурных объектов, сооружений, зданий, оборудования.

Весомый вклад в загрязнение атмосферы вносят промышленные производства, которые были введены в эксплуатацию несколько десятилетий назад, и функционирующие по сей день, не имеющие современной системы очистки воздуха. Очень часто в слаборазвитых странах отсутствует какое-либо оборудование для очистки воздуха, что приводит к настоящей экологической катастрофе на близлежащих территориях.

Средства защиты атмосферы

Выделим основные меры по очистке атмосферного воздуха и защите атмосферы от вредного антропогенного влияния:

Внедрение современных экологически безопасных технологических процессов на производстве. Создание малоотходных или замкнутых технологических циклов, которые способствуют полному исключению или же значительному снижению вредных выбросов в атмосферу. Предварительное очищение используемого сырья, для снижения в его составе вредных примесей. Переход на альтернативные источники энергии, которые вообще не имеют вредных компонентов, загрязняющих атмосферу, либо, имеют минимальное содержание вредных веществ. Переход с двигателей внутреннего сгорания, на альтернативные моторы: электродвигатели, гибридные, водородные и другие.
Внедрение очистных сооружений. К средствам защиты атмосферы от вредного влияния жизнедеятельности человека должны относиться способы очистки воздуха при помощи очистных сооружений, которые позволят довести до минимума вредные выбросы в атмосферу на производстве и в сельском хозяйстве.
Внедрение санитарных зон. СЗЗ – санитарно-защитная зона – полоса территории, которая разделяет промышленную зону от жилой. Ранее при строительстве промышленных и жилых объектов практически не обращали внимание на использование санитарно-защитных зон, что приводило к размещению рядом производственной и жилой зоны. Установление ССЗ, ее длина, ширина, площадь определяются исходя из количества выделяемых в атмосферу вредных примесей.
Внедрение правильного архитектурно-планировочного разделения подразумевает правильное расположение промышленных производств и жилых сооружений: с учетом рельефа местности, направления ветра, автомобильных и других видов дорог.

Методы очистки

На сегодняшний день существуют различные методы очищения, выделим самые эффективные.

Озонный метод

Озонный метод используют для очистки атмосферного воздуха от вредных выбросов и дезодорации выбросов с промышленных предприятий. Делают это путем введения озона, который способствует ускорению окислительных реакций. Время контакта газа с озоном, для обезвреживания вредных компонентов составляет от 0,5 до 0,9 секунды.

Усредненные затраты на использование озона в качестве дезодоратора и очистителя составляют до 4,5% от мощности энергоблока. Такая очистка воздуха от вредных веществ, обычно, используется не в промышленности, а при переработке животного сырья (мясо и жирокомбинаты), а также в быту.

Термокаталитический метод

Основан на использовании в качестве очистителя — катализатора. В емкости (реакторе) с содержанием катализатора происходит очищение токсичных газообразных примесей. Катализаторами обычно выступают: минералы, металлы, которые обладают сильными межатомными полями. Катализатор должен иметь устойчивую структуру в условиях возникновения реакции.

Этим способом выполняется эффективное очищение от запахов и вредных соединений. Он довольно дорогой. Поэтому главная тенденция последних лет направлена на создание и развитие недорогих катализаторов, которые эффективно работают при любых температурах, в любых условиях, устойчивы к ядовитым соединениям, и, кроме этого, являются энергоэффективными, с минимальными затратами на их эксплуатацию. Использование катализаторов, в качестве очистителей, довольно широко применяется при очищении газов от оксидов азота.

Абсорбционный метод

Заключается в растворении в жидком растворителе газообразного компонента. Загрязнитель выделяют при помощи жидкости, которую используют один раз. Так получают минеральные кислоты, соли и другие вещества. Плазмохимический метод заключается в использовании в качестве очистителя высоковольтных разрядов, через которые пропускают загрязненную воздушную смесь. В качестве оборудования применяют электрофильтры.

Адсорбционный метод

Его можно назвать одним из самых распространенных, особенно на территории США. Очищение воздушного пространства от вредных примесей на основе адсорбции доказало свою эффективность в промышленной эксплуатации.

Специальные системы, где основные адсорбенты это сорбенты, оксиды и активированные угли, позволяют не только очистить плохо пахнущие дымовые газы от запаха, но и в разы снижают содержание в них вредных веществ, а после этого выполняют каталитическое или термическое дожигание, чтобы добиться максимального результата. Особенно данный комплекс мер часто применяют в химической, фармацевтической или пищевой промышленности.

Термический метод или термическое дожигание

Из названия понятно, что очищение вредных выбросов заключается в их термическом окислении, при температуре от 750 до 1200 °C. Этим способом достигается 99% очистка газов. Из недостатков следует отметить ограниченность применения.

Этот способ эффективный для очистки газов, содержащих твердые включения в виде: углерода, сажи, древесной пыли. Если в выбросах содержатся такие примеси, как сера, фосфор, галогены, то продукты горения при использовании термокаталитического метода по своей токсичности будут превосходить исходные.

Плазмокаталитический

Новый метод, объединяющий в себе методы очистки воздуха от вредных веществ: каталитический и плазмохимический. Эти мероприятия по очистке воздуха от вредных веществ хорошо изучены и широко применяются на практике, а данный метод, является новым и высокоэффективным. Происходит двухступенчатая очистка через реакторы:

Плазмохимический реактор, в котором происходит озонирование.
Каталитический реактор. На первом этапе вредные примеси проходят через высоковольтный разряд, где, взаимодействуя с продуктами электросинтеза, переходят в экологически безопасные соединения. На втором этапе происходит финишная очистка при помощи синтеза на молекулярный и атомарный кислород. Остатки вредных веществ окисляются кислородом.

Недостатком этого метода является его дороговизна и обязательная предварительная очистка воздуха от пыли. В особенности, при ее большом содержании.

Фотокаталитический

Фотокаталитический метод очистки воздуха от вредных веществ также относится к современным, инновационным, которые применяются все чаще. Применяется аппарат для очистки воздуха на основе катализаторов из TiO2 (оксид титана), которые облучаются ультрафиолетом. Этот метод широко используется в бытовых очистительных приборах и является одним из самых эффективных путей очищения поступающего воздуха.

Критерии выбора очистителей

Очистка воздуха в помещении сегодня очень актуальна для многих людей, живущих в городе. Его качество оставляет желать лучшего, поэтому активное развитие получила не только промышленная очистка продуктов производства, но и бытовая очистка воздуха от запахов, вредных веществ, табака, пыли.

Чтобы получить качественное и чистое воздушное пространство в помещении, необходимо оборудование с качественными и эффективными фильтрами.

Используемые фильтры

В основном, используют несколько видов фильтров:

угольные
водные
озонирующие
фотокаталитические
электростатические

Каждый из видов имеет свои недостатки и преимущества. В Эффективных моделях очистителей всегда используют не один, а несколько разных средств очистки воздуха (многоступенчатая очистка). Вам могут предложить очистители воздуха с красивыми цветными дисплеями, лапочками, индикаторами, но на чистоту воздуха в помещении данные функции влияния не оказывают.

Чтобы очистка воздуха действительно была эффективной, а деньги потрачены не зря, всегда выбирайте прибор для очистки воздуха с наличием нескольких видов очищающих компонентов. Чем больше их будет, тем лучше он будет выполнять свою функцию. С приборами многоступенчатой системой фильтрации, очень эффективным будет функция увлажнения воздуха. Это не только позволит сделать воздух свежее, но и позволит самому контролировать уровень влажности в помещении, позволит более эффективно справиться с очисткой воздуха от табачного дыма, устранить пыль, неприятные запахи.

Широкое применение вместо аппаратов для очистки атмосферного воздуха получают климатические комплексы. Они являются многофункциональными приборами, объединяющими в себе три функции:

очищение
увлажнение
ионизацию

Климатические комплексы имеют более высокую стоимость, нежели обычные очистители или ионизаторы, но качество очистки воздуха в помещении, котором установлен климатический комплекс, гораздо выше.

Популярными производителями климатических комплексов, которые используются для промышленной очистки воздуха, а также для очистки воздуха в ресторанах, отелях, магазинах, офисах или квартирах, являются известные мировые бренды: Panasonic, Daikin, Midea, Boneco, IQAir, Euromate, Venta, Winia и другие.

Перед покупкой воздухоочистителей и климатических комплексов внимательно ознакомьтесь с их характеристиками, производительностью и функциональностью.

Описание:

Сегодня деревообрабатывающая промышленность развивается быстрыми темпами. Особенно это касается производства мебели и изделий для домостроения. До 1990-х годов для улавливания пыли и стружки при аспирации деревообрабатывающих станков использовались в основном различного вида циклоны. В настоящее время все более широкое применение находят пылеуловители (фильтры) с использованием фильтровальных материалов. На наш взгляд, этот переход на другое оборудование связан с изменившейся экономической ситуацией в стране и со сменой собственника – развитием малого бизнеса.

Очистка воздуха на предприятиях деревообрабатывающей промышленности

Малогабаритные пылеуловители (промышленные фильтры) для аспирации древесной и других видов пыли

И. М. Квашнин , канд. техн. наук, ведущий специалист НПП «Энергомеханика-М»;

Д. В. Хохлов , директор НПП «Энергомеханика-М»

Сегодня деревообрабатывающая промышленность развивается быстрыми темпами. Особенно это касается производства мебели и изделий для домостроения.

До 1990-х годов для улавливания пыли и стружки при аспирации деревообрабатывающих станков использовались в основном различного вида циклоны.

В настоящее время все более широкое применение находят пылеуловители (фильтры) с использованием фильтровальных материалов. На наш взгляд, этот переход на другое оборудование связан с изменившейся экономической ситуацией в стране и со сменой собственника – развитием малого бизнеса.

Рассмотрим преимущества и недостатки обоих способов очистки воздуха: посредством циклонов и пылеуловителей.

Преимущества использования циклонов

Главное из них – это простота в устройстве и эксплуатации. Движущиеся части отсутствуют, обслуживание заключается в своевременном опорожнении бункера. Использование циклонов рационально при большом объеме образующихся отходов.

Недостатки использования циклонов

Главный из них с позиции собственника – унос теплоты из помещения с аспирационным воздухом, что называется «пускать деньги на ветер» (это послужило стимулом к применению тканевых фильтров). Другой минус – такие системы централизованные, т. е. имеют значительную протяженность воздуховодов и мощный вентилятор. Не зря в каталогах всех ведущих фирм пылевые вентиляторы начинаются с пятого номера и выше (отметим, что в России только три-четыре компании производят пылевые вентиляторы № 2,5, 3,15 и 4). Деревообрабатывающие участки, цеха имеют особенность – низкий коэффициент одновременности работы станков. Налицо перерасход электроэнергии из-за высокого аэродинамического сопротивления аспирационных систем и низкого КПД использования вентилятора. Другой недостаток циклонов – несоблюдение экологических нормативов качества атмосферного воздуха. Разработчикам инвентаризации и проекта нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу для предприятия хорошо известно, что при работе трех и более станков достичь ПДК для древесной пыли на границе санитарно-защитной зоны даже при очистке в высокоэффективном циклоне типа УЦ крайне затруднительно.

В большинстве случаев установлены: циклоны типа «К», которые предназначены для осаждения только стружки и крупнодисперсной пыли; циклоны типа «Ц», не рекомендованные в настоящее время к применению из-за забивания внутренних жалюзи при эксплуатации; циклоны НИИОГАЗ, не предназначенные специально для древесной пыли; самодельные циклоны, не выдерживающие какой-либо критики.

Циклон выполняет свои функции при проектном объеме очищаемого воздуха с небольшим варьированием. Как уже отмечалось, станки работают не одновременно. На неработающем оборудовании шиберы закрывают. Хотя и происходит некоторое перераспределение отсасываемого от станков воздуха, в целом его объем уменьшается. И наоборот, нередко встречаются случаи, когда в результате модернизации производства к существующей системе подключают новые станки, чтобы она «тянула», заменяют шкивы, электродвигатель или вентилятор в целом на более мощный, но циклон никогда не меняют. А зачем? Мелкую пыль и так ветер унесет, а крупную в лучшем случае можно подмести. Этому не способствуют и высокие цены – от 50 000 руб. на одиночный циклон УЦ-1 100 без бункера, соответствующий пылевому вентилятору № 5.

Преимущества промышленных фильтров

Главное из них – высокая степень очистки, позволяющая возвращать очищенный воздух в рабочее помещение. Соответственно, выполняются все экологические нормативы для атмосферного воздуха. Удивительно, но в советское время выпускался только один тип фильтров для улавливания древесной пыли ФРКН-В , и он не имел широкого применения. Очевидно, это связано с действовавшими в то время экологическими и вентиляционными нормами, а также низкой стоимостью теплоносителей. С начала 1990-х годов ситуация коренным образом изменилась. В первую очередь, сменился собственник: вместо государства пришли предприниматели. Значительно возросла доля мелких предприятий, например, в Пензенской области мебель делают даже в личных гаражах, сараях, складах. Для частных предпринимателей возникла проблема: с одной стороны, тепло в помещении надо сохранять, с другой, образующиеся опилки и стружки необходимо удалять. Очевидно, что без системы вентиляции находиться в помещении можно только в респираторе или специальной маске, а это не способствует повышению производительности труда. Сразу же возникла необходимость в простейшей системе аспирации. Она делается просто: на выходной патрубок вентилятора, аспирирующего станок, надевается мешок, не обязательно из фильтровальной ткани (рис. 1).

Неудобство заключается в том, что скапливающиеся в мешке отходы снижают площадь фильтрации, что приводит к уменьшению объема аспирируемого воздуха, вплоть до нуля.

Что интересно, подобные «мешочные фильтры» применялись на Западе еще в ХIХ веке для улавливания опилок при работе круглопильных станков и явились прообразом современных рукавных фильтров . Они подвешивались вертикально и опорожнялись через нижнюю часть. В России примерно с середины 1990-х годов получил распространение пылеуловитель, который сразу решил проблемы мелких предпринимателей. Другое его название – стружкоотсос (рис. 2). Их конструкция может незначительно различаться, но принцип действия один. Аспирируемая пылевоздушная смесь вентилятором 1 подается тангенциально в кольцевую часть 2, где с помощью циклонного элемента 3 происходит отделение крупных частиц, которые оседают и скапливаются в нижней части 4 сборного мешка 5. Весь воздушный поток с содержащейся в нем мелкой пылью через центральную часть элемента 3 поступает в верхнюю часть 6, представляющую собой рукав из фильтровальной ткани. Схематично работу пылеуловителя можно представить так: отходы скапливаются в нижнем мешке, а воздух уходит через верхний. Объем нижнего мешка рассчитывается исходя из условия возможности его переноски вручную к месту складирования отходов. Для бесперебойности работы следует иметь сменный сборный мешок. Возможно использование одноразовых полиэтиленовых мешков. Тогда их рекомендуется вкладывать в металлическую емкость такого же диаметра, чтобы исключить давление на стенки, создаваемое вентилятором. Размер, а точнее площадь поверхности, фильтровального рукава F, м 2 , должна быть согласована с производительностью вентилятора и равна

где L – объем очищаемого воздуха, м 3 ;

l – удельная воздушная нагрузка фильтровального рукава, м 3 /(м 2 ч), которая показывает, какой объем воздуха (м 3 /ч), допускается пропускать через 1 м 2 фильтрующей поверхности для обеспечения ее паспортной степени очистки.

По данным , для большинства материалов удельная воздушная нагрузка фильтровального рукава лежит в пределах 360–900 м 3 /(м 2 ч).

Некоторые производители в рекламе пылеуловителей указывают большой объем очищаемого воздуха L при малой фактической площади фильтровальных рукавов F, которую иногда вообще не приводят, т. е. величина l завышается. Марка фильтровального материала считается коммерческой тайной. В итоге заявленную степень очистки и минимальный размер улавливаемых частиц трудно проверить даже специалисту. Регенерация фильтровального материала осуществляется вручную путем встряхивания и вытряхивания рукавов. При необходимости рукав можно снять и постирать.

Пылеуловитель устанавливают в том же помещении, что и станок, на расстоянии до 3–7 м и соединяют с ним гибким съемным шлангом; пылеуловитель имеет свою регулируемую опору, поэтому эта система, назовем ее пылеулавливающей системой (ПУС), мобильна. Занимаемая площадь пола – не более 0,7 м 2 . Это важно для предпринимателей-арендаторов. Наиболее удачна, на наш взгляд, конструкция пылеулавливающей системы с двумя рукавами (рис. 3). Пылевой вентилятор № 3,15 с электродвигателем мощностью 2,2 кВт, 3 000 об./мин, помещается в средней части корпуса и имеет два выходных патрубка – по одному на каждую стойку, конструкция каждой из которых идентична представленной на рис. 2. Входной патрубок вентилятора может располагаться как снизу, так и сверху, что связано с удобством подключения аспирационных шлангов от станков.

Количество входных патрубков, а следовательно, и подсоединяемых шлангов к ПУС может быть от одного до трех с варьированием диаметров от 200 до 100 мм. Разные производители указывают различные диаметры – это зависит от характеристики P V – L используемого вентилятора. Крайне неправильно ориентироваться на диаметр патрубков местных отсосов деревообрабатывающих станков. Они часто рассчитаны на централизованную аспирацию, а местная ПУС при таких диаметрах шлангов может не обеспечить требуемого разрежения и расхода воздуха.

Эксперименты по оптимизации конструкции вентилятора ПУС, в частности, при варьировании зазора между рабочим колесом и «языками» у выходных патрубков, показали: при уменьшении зазора улучшалась индивидуальная характеристика, но увеличивался и уровень шума, становясь сильнее, чем у обслуживаемых станков, и выше допустимого по действующим нормативам. Нами проведены аэродинамические испытания ПУС по ГОСТ 10921-90 для вентиляторов.

Отличие заключается в том, что определяется не полное давление, создаваемое вентилятором (сумма полных давлений на линии всасывания и нагнетания), а только полное давление (разрежение) на линии всасывания – P VR , что следует из схемы ПУС.

При испытаниях выявилось очень важное обстоятельство: характеристики пылеуловителя (P VR – L) без шлангов и со шлангами различны. Это нельзя объяснить только изменившейся характеристикой сети. Происходит также скачкообразное перераспределение полного давления вентилятора между всасывающей и нагнетательной составляющей. Постоянное перераспределение давлений происходит и при снятии характеристик P VR – L. Отсюда следует важный вывод: характеристика пылеуловителя P VR – L должна быть представлена совместно с подсоединенными шлангами рекомендуемой длины (рис. 4).

Поэтому мы говорим о пылеулавливающей системе ПУС, состоящей из вентилятора, циклонного элемента, фильтра и присоединяемых шлангов. В каталогах и рекламных материалах фирм часто вообще отсутствует характеристика P VR – L, а показывается по одному максимальному значению P VR и L, что явно недостаточно. Иногда вместо полного разрежения P VR указывают статическое PSR, что создает видимость хорошей характеристики.

На рис. 4 сплошной линией показана часть характеристик, при которых обеспечивается скорость транспортирования 17–21 м/с. Видно, что лучшая характеристика для ПУС с одним входом диаметром 200 мм; два входа диаметром 140 мм эффективней двух входов с диаметром 125 мм. Интересно, что если перекрыть один из двух входов диаметром 125 или 140 мм, то значения P VR и L увеличатся лишь на 10–20 %.

При подборе ПУС для конкретного станка или местного отсоса достаточно нанести расчетную точку с заданными значениями L и P VR на поле графика (рис. 4) и выбрать ближайшую вышележащую характеристику. Для местных отсосов, имеющих коэффициент местного сопротивления больше единицы x > 1, к заданному P VR следует прибавить:

D R = (x – 1) rn 2 / 2,

где r – плотность воздуха, кг/м 3 , для стандартных условий равна 1,2;

n – скорость воздуха в приемном патрубке местного отсоса. Сопротивление ПУС при x ≤ 1 уже учтено в характеристике при испытаниях.

Эффективность ПУС может быть занижена на 20 % и более при неудачной конструкции входа в вентилятор. Обязательно наличие прямого участка, желательно два и более калибра. Например, в одном из стружкоотсосов производства Болгарии он близок к 1 м при верхнем входе. Два патрубка желательно объединять штанообразным тройником.

Удобство использования ПУС с двумя фильтрами выражается и в том, что ее характеристики соответствуют паспортным данным требуемого объема отсасываемого воздуха от большинства видов деревообрабатывающих станков .

Одной из решающих причин распространения ПУС явилась ее дешевизна. Стоимость ПУС без шлангов равна 12 900 руб. Две ПУС по производительности заменяют циклон УЦ-1 100 и пылевой вентилятор № 5, стоимость которых без воздуховодов, но с бункером для отходов и постаментом превышает 100 000 руб.

Таким образом, применение ПУС обойдется в четыре раза дешевле. Это не считая экономии электроэнергии 3–6 кВт ч и более, в зависимости от мощности электродвигателя пылевого вентилятора.

Недостатки промышленных фильтров

Главный из них, наряду с ручной регенерацией, это частая смена сборных мешков при значительном количестве образующихся отходов, что ограничивает область применения ПУС с двумя фильтрами. Конструкция в целом оказалась настолько удачной, что ведущие производители, «Консар» и «Эковент», выпускают и с успехом реализуют стружкоотсосы с 3–8 фильтрами и таким же количеством нижних сборных мешков. Следующий шаг – объединение нижних мешков в один бункер для отходов. В рамках данной статьи не рассматриваются фильтры в корпусе с автоматической регенерацией, обратной и струйной продувкой. Они, естественно, лучше, но требуют совсем других денег. При использовании фильтров с выпуском очищенного воздуха в обслуживаемое помещение, т. е. со 100 % рециркуляцией, для достижения ПДК воздуха рабочей зоны следует устраивать общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию. Воздухообмен будет зависеть, в первую очередь, от полноты улавливания выделяющейся пыли местными отсосами деревообрабатывающего оборудования.

Ничто не мешает использовать ПУС для других видов пыли. При небольшой конструктивной доработке и замене фильтровальной ткани стало возможным улавливание абразивной пыли от заточных, шлифовальных и других станков. Они сразу же составили конкуренцию выпускающимся с советских времен аппаратам ЗИЛ-900М, ПА-212 и ПА-218. Нашей компанией внедрены ПУС во взрывозащищенном исполнении для улавливания сахарной пудры при производстве кондитерских изделий. Успешно работают ПУС при аспирации рабочих мест порошковой окраски изделий. Одной ПУС достаточно для удовлетворительного обслуживания двух полировальных станков с двумя войлочными кругами Ф 500 мм каждый, т. е. с четырьмя входными патрубками Ф 127 мм. Имеются и другие примеры использования ПУС. В настоящее время ведется работа по разработке ПУС для улавливания растительной пыли, выделяющейся при производстве комбикормов и др. Имеется и отрицательный опыт внедрения ПУС, а именно при улавливании пыли, образующейся в процессе фигурной резки кирпича для каминов. По технологическим требованиям смачивание при резке запрещается. Уже через 15–20 мин ткань забивается мелкодисперсной пылью. Регенерация встряхиванием рукавов не дает требуемого эффекта.

Заключение

Представленный малогабаритный пылеуловитель эффективно применяется для улавливания древесной пыли, экономичен, дешев, прост в эксплуатации, позволяет экономить тепловую энергию; может быть рекомендован для улавливания других видов пыли при правильном подборе марки и площади поверхности фильтровального материала.

Литература

1. Богословский В. Н., Пирумов А. И., Посохин В. Н. и др.; под ред. Павлова Н. Н. и Шиллера Ю. И. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3: в 3 ч. // Кн. 1: Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1992.

2. Экотехника. Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, аэрозолей и туманов / Под ред. Чекалова Л. В. Ярославль: Русь, 2004.

3. Мазус М. Г., Мальгин А. Д., Моргулис М. А. Фильтры для улавливания промышленных пылей. М.: Машиностроение, 1985.

Очистку газообразных выбросов от пыли или тумана на практике осуществляют в различных по конструкции аппаратах , которые можно разделить на четыре основные группы:

1. механические пылеуловители (пылеотстойные или пылеосадочные камеры, инерционные пыле- и брызгоуловители, циклоны и мультициклоны). Аппараты этой группы применяют обычно для предварительной очистки газов;

2. мокрые пылеуловители (полые, насадочные или барботажцые скрубберы, пенные аппараты, трубы Вентури и др.). Эти устройства более эффективны, чем сухие пылеуловители;

3. фильтры (волокнистые, ячейковые, с насыпными слоями зернистого материала, масляные и др.). Наиболее распространены рукавные фильтры;

4. электрофильтры – аппараты тонкой очистки газов–улавливают частицы размером от 0,01 мкм.

Методы очистки. Одной из актуальных проблем на сегодняшний день является очистка воздуха от различного рода загрязнителей. Как раз от их физико-химических свойств необходимо исходить при выборе того или иного метода очистки. Рассмотрим основные современные способы удаления загрязняющих веществ из воздушной среды.

Механическая очистка

Сущность данного метода заключается в механической фильтрации частиц при прохождении воздуха через специальные материалы, поры которых способны пропускать воздушный поток, но при этом удерживать загрязнителя. От размера пор, ячеек фильтрующего материала зависит скорость и эффективность фильтрации. Чем больше размер, тем быстрее протекает процесс очистки, но эффективность его ниже при этом. Следовательно, перед выбором данного метода очистки необходимо изучить дисперсность загрязняющих веществ среды, в которой он будет применяться. Это позволит производить очистку в пределах требуемой степени эффективности и за минимальный период времени.

Абсорбционный метод. Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта.

В качестве примеров можно назвать:

· получение минеральных кислот (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);

· получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);

· других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO2 дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO2 в азотной промышленности.

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

· В первой группе аппаратов поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости или поверхность текучей пленки жидкости. Сюда же относят насадочные абсорбенты, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в них насадки из тел различной формы.

· Во второй группе абсорбентов поверхность контакта увеличивается благодаря распределению потоков газа в жидкость в виде пузырьков и струй. Барботаж осуществляют путем пропускания газа через заполненный жидкостью аппарат либо в аппаратах колонного типа с тарелками различной формы.

· В третьей группе поверхность контакта создается путем распыления жидкости в массе газа. Поверхность контакта и эффективность процесса в целом определяется дисперсностью распыленной жидкости.

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы. Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO2. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO2, Cl2, H2S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)2. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Электрический метод очистки. Данный метод применим для мелкодисперсных частиц. В электрических фильтрах создается электрическое поле, при прохождении через которое частица заряжается и осаждается на электроде. Основными преимуществами данного метода является его высокая эффективность, простота конструкции, легкость в эксплуатации – нет необходимости в периодической замене элементов очистки.

Адсорбционный метод. Основан на химической очистке от газообразных загрязнителей. Воздух контактирует с поверхностью активированного угля, в процессе чего загрязняющие вещества осаждаются на ней. Данный метод в основном применим при удалении неприятных запахов и вредных веществ. Минусом является необходимость систематической замены фильтрующего элемента.

Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

· После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования. Таким способом улавливают различные растворители, сероуглерод в производстве искусственных волокон и ряд других примесей.

· После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ и (или) многокомпонентных загрязнителей.

· После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых адсорбентов.

Фотокаталитическая очистка. Является одним из самых перспективных и эффективных методов очистки на сегодняшний день. Главное его преимущество – разложение опасных и вредных веществ на безвредные воду, углекислый газ и кислород. Взаимодействие катализатора и ультрафиолетовой лампы приводит к взаимодействию на молекулярном уровне загрязнителей и поверхности катализатора. Фотокаталитические фильтры абсолютно безвредны и не требуют замены очищающих элементов, что делает их использование безопасным и весьма выгодным.

Термическое дожигание. Дожигание представляет собой метод обезвреживания газов путем термического окисления различных вредных веществ, главным образом органических, в практически безвредных или менее вредных, преимущественно СО2 и Н2О. Обычные температуры дожигания для большинства соединений лежат в интервале 750-1200 °C. Применение термических методов дожигания позволяет достичь 99%-ной очистки газов.

При рассмотрении возможности и целесообразности термического обезвреживания необходимо учитывать характер образующихся продуктов горения. Продукты сжигания газов, содержащих соединения серы, галогенов, фосфора, могут превосходить по токсичности исходный газовый выброс. В этом случае необходима дополнительная очистка. Термическое дожигание весьма эффективно при обезвреживании газов, содержащих токсичные вещества в виде твердых включений органического происхождения (сажа, частицы углерода, древесная пыль и т.д.).

Важнейшими факторами, определяющими целесообразность термического обезвреживания, являются затраты энергии (топлива) для обеспечения высоких температур в зоне реакции, калорийность обезвреживаемых примесей, возможность предварительного подогрева очищаемых газов. Повышение концентрации дожигаемых примесей ведет к значительному снижению расхода топлива. В отдельных случаях процесс может протекать в автотермическом режиме, т. е. рабочий режим поддерживается только за счет тепла реакции глубокого окисления вредных примесей и предварительного подогрева исходной смеси отходящими обезвреженными газами.

Принципиальную трудность при использовании термического дожигания создает образование вторичных загрязнителей, таких как оксиды азота, хлор, SO2 и др.

Термические методы широко применяются для очистки отходящих газов от токсичных горючих соединений. Разработанные в последние годы установки дожигания отличаются компактностью и низкими энергозатратами. Применение термических методов эффективно для дожигания пыли многокомпонентных и запыленных отходящих газов.

Промывочный способ. Осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока газа (воздуха). Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток газа (воздуха) движется с высокой скоростью, дробиться на мелкие капли мелкодисперсную взвесь) обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем. Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости (воды).

Плазмохимические методы. Плазмохимический метод основан на пропускании через высоковольтный разряд воздушной смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных, коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с примесями подвергается бомбардировке электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного метода идут по удалению SO2, NOx и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO2 и NOx, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH4)2SO4 и NH4NH3, которые фильтруются.

Недостатком данного метода являются:

· недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлемых энергиях разряда

· наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически

· существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

Гравитационный способ. Основан на гравитационном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц. Принцип действия: газовый (воздушный) поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру (емкость) гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение капельной влаги и (или) взвешенных частиц.

Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Плазмокаталитический метод. Это довольно новый способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя зону высоковольтного разряда в газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO2 и H2O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого метода являются использование каталитических реакций при температурах, более низких (40-100 °C), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками данного метода являются:

· большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³,

· при больших концентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

Центробежный способ

Основан на инерционном осаждении влаги и (или) взвешенных частиц за счет создания в поле движения газового потока и взвеси центробежной силы. Центробежный способ очистки газа относится к инерционным способам очистки газа (воздуха). Принцип действия: газовый (воздушный) поток направляется в центробежный пылеуловитель в котором, за счет изменении направления движения газа (воздуха) с влагой и взвешенными частицами, как правило по спирали, происходит очистка газа. Плотность взвеси в несколько раз больше плотности газа (воздуха) и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от газа (воздуха). За счет движения газа по спирали создается центробежная сила, которая во много раз превосходит силу тяжести. Конструкция: Конструктивно центробежные пылеуловители представлены циклонами. Эффективность: осаждается сравнительно мелкая пыль, с размером частиц 10 – 20 мкм.

Не стоит забывать об элементарных методах очистки воздуха от пыли, как влажная уборка, регулярное проветривание, поддержание оптимального уровня влажности и температурного режима. При этом периодически избавляться от скоплений в помещении большого количества хлама и ненужных предметов, которые являются «пылесборниками» и не несут в себе никаких полезных функций.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание : схемы приводятся в тексте

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое атмосфера?

2. Что такое смог? Чем отличается Лос-Анжелевский от Лондонского типа смога?

3. Какие методы очистки атмосферного воздуха Вы знаете?

4. Как классифицируются загрязнения атмосферного воздуха?

5. Как классифицируются источники загрязнения воздуха?

6. Какие основные пути предотвращения загрязнения атмосферы представлены в лекции?

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-экономика-биота-среда., М., «ЮНИТИ», 2007

2. Бигалиев А.Б., Халилов М.Ф., Шарипова М.А. Основы общей экологии Алматы, «Қазақ университеті», 2006

3. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л., Сердюк Н.И. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (ОТ). – М.: Высшая школа, 2002. – 317 с.

ЛЕКЦИЯ 5. Очистка и повторное использование технической воды и промышленных стоков.

Цель:

Изучить современные методы очистки сточных вод

Задачи:

- Изучить жидкую оболочку Земли

Знать экологические проблемы, связанные с нехваткой пресной воды и загрязнением поверхностных вод.

Уметь различать способы очистки сточных вод.

Характеристика водной оболочки Земли. Свойства воды.

Источники и уровни загрязнения гидросферы.

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

Сточные воды и их классификация.

Методы водоочистки.

Очистка воздуха от пыли может производиться как при подаче наружного воздуха в помещение, так и при удалении из него запыленного воздуха. В первом случае обеспечивается защита работающих в производственных помещениях, а во втором — защита окружающей атмосферы.

Универсальных пылезадерживающих устройств, пригодных для любых видов пыли и для любых начальных концентраций, не существует. Каждое из этих устройств пригодно для определенного вида пыли, начальной концентрации и требуемой степени очистки.

Важным показателем работы обеспыливающего оборудования является коэффициент очистки воздуха, который определяется по формуле

Kф = ((q1-q2)/q1)100%,

где q1 и q2 — содержание ныли до и после очистки, мг/м3.

Очистка воздуха от пыли может быть грубой, средней и тонкой. При грубой очистке воздуха задерживается крупная пыль (размером частиц > 100 мкм). Такую очистку можно использовать, например, как предварительную для сильно запыленного воздуха при многоступенчатой очистке. При средней очистке задерживается пыль с размером частиц до 100 мкм, а ее конечное содержание не должно быть более 100 мг/м3. Тонкой является такая очистка, при которой задерживается очень мелкая пыль (до 10 мкм) с конечным содержанием в воздухе приточных и рециркуляционных систем до 1 мг/м3.

Обеспыливающее оборудование подразделяется на пылеуловители и фильтры.

Пылеуловители. Пылеуловители — это устройства, действие которых основано на использовании для осаждения частиц пыли сил тяжести или инерционных сил, отделяющих пыль от воздушного потока при изменении скорости (в пылеосадочных камерах) и направления его движения (одиночные и батарейные циклоны, инерционные и ротационные пылеуловители).

Пылеуловители применяют при содержании пыли в удаляемом воздухе более 150 мг/м3.

Пылеосадочные камеры. Эти камеры применяют для осаждения крупной и тяжелой пыли с размером частиц более 100 мкм (рис. 11, а). Скорость пыльного воздуха в поперечном сечении камеры принимается небольшой — около 0,5 м/с для того, чтобы пыль могла осесть в камере раньше, чем она покинет ее. Поэтому габариты камер получаются довольно большими, что ограничивает их применение, несмотря на очевидные достоинства — малое гидравлическое сопротивление, дешевая эксплуатация и простота ухода.

Эффективность очистки можно увеличить (до 80—95%), если камеру выполнить лабиринтного типа (рис. И, б), хотя это влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления.

Инерционные пылеуловители. Такой пылеуловитель (рис. 11, в) представляет собой набор усеченных конусов 1, установленных после довательно таким образом, что между ними образуются щели 2. Пыльный воздух поступает через отверстие 5. Пылеотделение основано на изменении направления движения пыльного воздуха, при этом взвешенные частицы пыли, имеющие значительно большую силу инерции, чем чистый воздух, продолжают двигаться в прежнем осевом направлении к узкому отверстию 4, а чистый воздух выходит через щели 2.

Циклоны. Их применяют для грубой и средней очистки от сухой неволокнистой и неслипающейся пыли. Пылеотделение в циклонах основано на принципе центробежной сепарации. Попадая в циклон по касательной через входной патрубок 1 (рис. 11, г), воздушный поток приобретает вращательное движение по спирали и, опустившись до дна конической части 2, выходит наружу через центральную трубу 3. Под действием центробежных сил частицы пыли отбрасываются к стенке циклона и, увлекаемые воздушным потоком, опускаются на дно циклона, а оттуда удаляются в пылесборник. Эффективность очистки увеличивается (до 90%) при уменьшении размеров циклона, поскольку величина центробежной силы обратно пропорциональна расстоянию частиц пыли от оси циклона. Поэтому вместо одного циклона большого размера ставят параллельно два или более циклонов меньших размеров — так называемые батарейные циклоны.

Из-за возможного возгорания и взрывов пыли в циклонах их устанавливают вне производственных помещений.

Для очистки воздуха с большим содержанием пыли используют циклоны с водяной пленкой, создаваемой на его внутренней поверхности.

Ротационные пылеуловители (ротоклоны). Эти пылеуловители представляют собой центробежный вентилятор (рис. 11, д), который одновременно с перемещением воздуха очищает его от крупных частиц пыли (> 10 мкм) благодаря силам инерции, возникающим при вращении рабочего колеса.

Пыльный воздух поступает во всасывающее отверстие 1. При вращении колеса 2 пылевоздушная смесь движется по межлопаточным каналам колеса, при этом частицы пыли под действием центробежных сил и сил Кориолиса прижимаются к поверхности диска колеса и к набегающим сторонам лопаток колеса. Пыль с очень небольшим количеством воздуха (3—5%) поступает через зазор 8 между колесом 2 и диском колеса в кольцеобразный приемник 5, а очищенный воздух — в улитку 4 и выходной патрубок 9. Обогащенная пылью смесь через патрубок 5 поступает в бункер б, в котором пыль оседает, а освободившийся от нее воздух через отверстие 7 снова возвращается в пылеприемник 3. В бункере 6 пыль увлажняется.

Ротоклоны находят применение в пыльных производствах, например в литейном. Они обеспечивают сравнительно высокую эффективность очистки: для частиц пыли от 8 до 20 мкм — 83%, а для более крупных — до 97%.

Рис. 11. Пылеотделители: а, б — пылеосадочные камеры; в — жалюзийный пылеотделитель; г — циклон; д — ротоклон

Фильтры. Фильтры — это устройства, в которых запыленный воздух пропускается через пористые, сетчатые материалы, а также через конструкции, способные задерживать или осаждать пыль.

В качестве фильтрующих материалов применяют стекловату, гравий, кокс, металлическую стружку, пористую бумагу или ткань, тонкую металлическую сетку, фарфоровые или металлические полые кольца. В зависимости от применяемого материала фильтры имеют соответствующее название — матерчатые, бумажные и т. п.

Бумажные фильтры. Фильтрующим материалом в них является гофрированная, пористая бумага (целлюлозная вата) или так называемая шел ковка (шелковистая пористая бумага), сложенная в 4— 10 листов и закладываемая в специальные кассеты. Такие кассеты устанавливаются в ячейки металлического каркаса. Эффективность очистки бумажных фильтров очень высокая — до 98—99%. Эти фильтры используют для очистки воздуха, подаваемого в помещение.

Для того чтобы кассеты периодически освобождались от части осаждаемой пыли, производят встряхивание фильтра.

Матерчатые фильтры. На рис. 12, а показан рукавный самовстряхивающийся фильтр типа ФВ с обратной продувкой. Он состоит из нескольких секций, в каждой из которых размещены 18 рукавов диаметром 135 мм.

Фильтр работает следующим образом: запыленный воздух через патрубок 1 поступает в корпус 2, общий для всех рукавов, откуда попадает в рукава 3, и, проходя через ткань последних, на ее поверхности оставляет пыль. Очищенный воздух через клапанные коробки 4 выходит из фильтра.

Периодическое встряхивание рукавов фильтра производится механизмом 7, а обратная продувка — переменной положения клапана 8. Пыль удаляется в пылесборник 5 с выпускным клапаном 6 при помощи шнека 9. Для тонкой и практически полной очистки воздуха (99,9%) в ряде производств используются фильтры из ткани ФПП.

Масляные фильтры. Такие фильтры применяют для очистки воздуха, подаваемого в помещение при малых концентрациях пыли (до 20 мг/м3).

Ряд конструкций представляет собой кассету, обтянутую сеткой и заполненную фарфоровыми или медными кольцами, гофрированными сетками (рис. 12, б). Эта кассета перед установкой в сеть опускается в веретенное или вазелиновое масло.

Частицы пыли, проходя с воздухом через лабиринт отверстий, образуемых кольцами или сетками, задерживается на их смоченной поверхности. Эффективность очистки достигает 95—98%.

Рис. 12. Фильтры:

а — матерчатый рукавный самовстряхивающийся; б — кассетный масляный; в — самоочищающийся масляный

В настоящее время широкое распространение получили самоочищающие масляные фильтры (рис. 12, в), в которых фильтрация осуществляется двумя непрерывно движущимися полотнами 2 из металлической сетки. Нижняя часть полотна на 150 мм погружена в масло, находящееся в ванне 1.

При загрязнении масляных фильтров кольца и сетки промывают в содовом растворе.

Электрические фильтры. Фильтры применяют для очистки воздуха и газа от мелкодисперсной пыли. Работа электрофильтров основана на создании сильного электрического поля при помощи выпрямленного тока высокого напряжения (50— 100 кВ), подводимого к коронирующим электродам (рис. 13, а). При прохождении пыльного газа или воздуха через фильтр происходит ионизация частиц пыли, т. е. образование положительных и отрицательных ионов. Пыль, получившая заряд от отрицательного коронирующего электрода, стремится осесть на положительном электроде, которым являются заземленные стенки фильтра и специальные осадительные электроды. Эти электроды периодически встряхиваются при помощи специального механизма, а осевшая пыль собирается в бункере, откуда удаляется.

Ультразвуковой фильтр. В таких фильтрах (рис. 13, б), применяемых для тонкой очистки, под влиянием ультразвука высокой интенсивности происходит коагуляция мельчайших частиц пыли. Образующиеся крупные частицы затем осаждаются в обычных пылеуловителях, например в циклонах.

Рис. 13. Фильтры:

а — электрический; б — ультразвуковой; 1 — изолятор; 2 — стенки фильтра; 3 — коронирующий электрод; 4 — заземление; 5 — генератор ультразвука; 6 — циклон

Эффективность очистки составляет 90% при действии ультразвука в течение 3—5 с.

Если требуемая эффективность очистки, достигается в одном пылеуловителе или фильтре, то такая очистка называется одноступенчатой. При большой начальной запыленности воздуха для получения требуемой чистоты используют двухступенчатую очистку. Например, если первой ступенью очистки воздуха является циклон, то в качестве второй может служить матерчатый фильтр и т. д.

Правильная эксплуатация фильтров (своевременная очистка, промывка и т. п.) имеет большое значение для эффективной работы вентиляции.

В этой статье мы кратко рассмотрим способы очистки атмосферного воздуха, которые применяются в промышленности, классифицируем и дадим их краткое описание.

История глобального загрязнения

Всю свою промышленную историю человечество в той или иной мере загрязняло окружающую среду. Причем, не стоит думать, что загрязнение - изобретение 19-20 века. Так уже в 13-14 веке китайские литейщики серебра хана Хубилая сжигали колоссальное количество дров, тем самым загрязняя землю продуктами горения.Причем, по оценкам археологов, скорость загрязнения была в 3-4 раза больше, чем в современном Китае, который, как известно, не ставит экологичность производства на первое место.

Однако, после промышленной революции с появлением промышленного районирования, развития тяжелой промышленности, роста потребления нефтепродуктов, загрязнение природы, и в частности атмосферы стало глобальным.

Динамика выброса углерода в атмосферу

(источник wikipedia.org)

К концу 20 века, по крайней мере в развитых странах, пришло осознание необходимости очистки воздуха, и понимание того, что от экологии зависит благополучие не только отдельных стран, но и человека как вида.

Началось глобальное движение за законодательное ограничение выбросов в атмосферу, что в итоге было закреплено в Киотском протоколе (был принят в 1997), который обязывал подписавшие страны квотировать вредные выбросы в атмосферу.

Помимо законодательства совершенствуются также и технологии - сейчас благодаря современным устройствам для очистки воздуха можно улавливать до 96-99% вредных веществ.

Законодательное обоснование применения систем очистки воздуха на промышленных предприятиях

Основной документ, регулирующий вопросы экологии в РФ - Федеральный Закон № 7 «Об охране окружающей среды». Именно он определяет понятие правила природопользования, содержит нормы пользования окружающей средой.

Виды и меры наказания для нарушителей экологического права содержится в Гражданском и Трудовом кодексе РФ.

В случае загрязнения воздуха, следующие наказания предусмотрены для нарушителей:

За выброс вредных веществ в атмосферу устанавливаются штрафы: для предпринимателей от 30 до 50 тысяч рублей, для юридических лиц - от 180 до 250 тысяч рублей.

За нарушение условий специального разрешения на выброс вредных веществ устанавливается штраф для юридических лиц от 80 до 100 тысяч рублей.

Области применения систем очистки воздуха

Средства для очищения воздуха в том или ином виде есть на каждом промышленном производстве. Но особенно они актуальны для:

Предприятий металлургической сферы, которые выбрасывают в атмосферу:

черная металлургия - твердые частицы (сажа), оксиды серы, оксид углерода, марганец, фосфор, пары ртути, свинец, фенол, аммиак, бензол и т.д.

цветная металлургия - твердые частицы, оксиды серы, оксид углерода, другие токсичные вещества.

Горно обогатительных комбинатов, которые загрязняют атмосферу сажей, оксидами азота, серы и углерода, формальдегидами;

Нефтеперерабатывающих комплексов - в процессе работы выбрасывают в атмосферу сероводород, оксиды серы, азота и углерода;

Химических производств, которые выбрасывают высокотоксичные отходы - оксиды серы и азота, хлор, аммиак, фторовые соединения, нитрозные газы и т.д.;

Предприятий энергетики (тепловых и атомных электростанций) - твердые частицы, оксиды углерода, серы и азота.

Задачи, которые выполняют системы воздухоочистки

Основные задачи любой системы очистки атмосферного воздуха на предприятии сводятся к:

Улавливанию частиц - остатков продуктов горения, пыли, аэрозольных частиц и т.д. для их последующей утилизации.

Отсеиванию посторонних примесей - пара, газов, радиоактивных компонентов.

Улавливанию ценных частиц - отсеивание от основной массы частиц, сохранение которых имеет экономическое обоснование, к примеру оксидов ценных металлов.

Классификация основных методов очистки воздуха

Стоит сразу отметить, что универсального способа не существует, поэтому на предприятиях нередко используются многоступенчатые методы очистки воздуха, когда применяется несколько способов для достижения лучшего эффекта.

Виды очистки воздуха можно классифицировать как по способу работы:

Химические методы очистки загрязненного воздуха (каталитическиее и сорбционные методы очистки)

Механические методы очистки воздуха (центробежная очистка, очистка водой, мокрая очистка)

Физико-химические методы очистки воздуха (конденсация, фильтрование, осаждение)

Так и по тому типу загрязнения:

Аппараты для очистки воздуха от пылевогозагрязнения

Аппараты для очистки от газового загрязнения

Теперь рассмотрим сами методы.

Основные способы очистки воздуха от взвешенных частиц

Осаждение - посторонние частицы отсеиваются от основной массы газа за счет воздействия определенной силы:

Силы тяжести в пылеосадительных камерах.

Инерционных сил в аппаратах-циклонах, в инерционных пылеуловителях в механических сухих пылеуловителях.

Электростатические силы, которые используются в электрофильтрах.

Примеры пылеосадительных камер

(Источник: intuit.ru)

Фильтрование - посторонние частицы отсеиваются при помощи специальных фильтров, которые пропускают основную массу воздуха, но задерживают взвешенные частицы. Основные типы фильтров:

Рукавные фильтры - в корпусе таких фильтров расположены рукава из ткани (чаще всего используется орлон, байка или стекловолоконная ткань), через которые проходит поток загрязненного воздуха из нижнего патрубка. Грязь оседает на ткани, а чистый воздух выходит из патрубка в верхней части фильтра. В качестве профилактики, рукава периодически встряхиваются, грязь с рукавов падает в специальный отстойник.

Керамические фильтры - в таких устройствах используют фильтрующие элементы из пористой керамики.

Масляные фильтры - такие фильтры представляют собой набор отдельных ячеек-кассет. Внутри каждой ячейки располагаются насадки, которые смазываются специальной смазкой с высокой вязкостью. Проходя через такой фильтр, частицы грязи прилипают к насадкам.

Пример рукавного фильтра

(Источник: ngpedia.ru)

Электрические фильтры - в таких устройствах газовый поток проходит через электрическое поле, мелкодисперсные частицы получают электрический заряд, после чего оседают на заземленных осадительных электродах.

Пример электрического фильтра

(Источник: sibac.info)

Мокрая очистка - посторонние частицы в газовом потоке осаждаются при помощи водяной пыли или пены - вода обволакивает пыльи с помощью силы тяжести стекает в отстойник.

Чаще всего для мокрой очистки газа используются скрубберы - в этих устройствах поток загрязненного газа проходит через поток мелкодисперсных капель воды, они обволакивают пыльи под действием силы тяжести оседают и стекают в специальный отстойник в виде шлама.

Существует около десяти типов скрубберов, различающихся по конструкции и принципу работы, отдельно стоит выделить:

1. Скрубберы Вентури - имеют характерную форму в виде песочных часов. В основе работы таких скрубберов - уравнение Бернулли - увеличение скорости и турбулентности газа вследствие уменьшение площади потока. В точке максимальной скорости, в центральной части скруббера, газовый поток смешивается с водой.

Скруббер Вентури

(источник: ru.wikipedia.org)

2.Форсуночные полые скрубберы - конструкция такого скруббера представляет полую цилиндрическую емкость, внутри которой расположены форсунки для распыления воды. Капли воды захватывают частицы пыли и под действием силы тяжести стекают в отстойник.

Схема форсуночного полого скруббера

(Источник: studopedia.ru)

3.Пенно-барботажные скрубберы - внутри таких скрубберов расположены специальные барботажные насадки в форме решетки или тарелки с ответсвиями, на которой находиться жидкость. Поток газа, проходя через жидкость на большой скорости (более 2 м/с), образует пену, которая успешно очищает поток газа от посторонних частиц.

Пенно-барботажные скрубберы

(источник: ecologylib.ru)

4.Насадочные скрубберы, они же башня с насадкой - внутри таких скрубберов расположены различные насадки (седла Берля, кольца Рашига, кольца с перегородками, седла Берля и т.д.), которые увеличивают площадь соприкосновения загрязненного воздуха и очищающей жидкости. Внутри корпуса также расположены форсунки для орошения потока загрязненного газа.

Пример насадочного скруббера