Основні типи забруднювачів повітряного басейну та методи його очищення (стр. 5 из 7)
Мікроорганізми БП в процесі своєї життєдіяльності поглинають і руйнують речовини, що містяться в газовому середовищі, внаслідок чого відбувається зростання їх маси. Ефективність очищення значною мірою визначається масопереносом з газової фази в БП і рівномірним розподілом газу в шарі насадки. Такого роду фільтри використовують, наприклад, для дезодорування повітря. Газовий потік, що в цьому випадку очищається, фільтрується в умовах прямотоку із зрошуваною рідиною, що містить живильні речовини. Після фільтру рідина поступає у відстійники і далі знов подається на зрошування.
В даний час біофільтри використовують для очищення газів, що відходять, від аміаку, фенолу, крезолу, формальдегіду, органічних розчинників фарбувальних і сушильних ліній, сірководню, метилмеркаптану й інших сіркоорганічних сполук.
До недоліків біохімічних методів слід віднести:
· низьку швидкість біохімічних реакцій, що збільшує габарити устаткування;
· специфічність (високу вибірковість) штамів мікроорганізмів, що утрудняє переробку багатокомпонентних сумішей;
· трудомісткість переробки сумішей змінного складу.
Плазмохімічні методи.
Плазмохімічний метод заснований на пропусканні через високовольтний розряд повітряної суміші зі шкідливими домішками. Використовують, як правило, озонатори на основі бар'єрних, коронних або ковзаючих розрядів, або імпульсні високочастотні розряди на електрофільтрах, що проходять низькотемпературну плазму повітря з домішками та бомбардується електронами і іонами. В результаті, в газовому середовищі утворюється атомарний кисень, озон, гідроксильні групи, збуджені молекули і атоми, які і беруть участь в плазмохімічних реакціях з шкідливими домішками. Основні напрями по застосуванню даного методу йдуть по видаленню SO2, NOx і органічних сполук. Використання аміаку, при нейтралізації SO2 і NOx, дає на виході після реактора порошкоподібні добрива (NH) 2SO4 і NH4NH3, які фільтруються.
Недоліком даного методу є:
· недостатньо повне розкладання шкідливих речовин до води і вуглекислого газу, у разі окислення органічних компонентів, при прийнятних енергіях розряду
· наявність залишкового озону, який необхідно розкладати термічно або каталітично
· істотна залежність від концентрації порошку при використанні озонаторів із застосуванням бар'єрного розряду.
3.7 Плазмокаталітичний метод
Це досить новий спосіб очищення, який використовує два відомі методи, – плазмохімічний і каталітичний. Установки, що працюють на основі цього методу, складаються з двох ступенів. Перша – це плазмохімічний реактор (озонатор), друга - каталітичний реактор. Газоподібні забруднювачі, проходячи зону високовольтного розряду в газорозрядних осередках і взаємодіючи з продуктами електросинтезу, руйнуються і переходять в нешкідливі з'єднання, аж до CO2 і H2O. Глибина конверсії (очищення) залежить від величини питомої енергії, що виділяється в зоні реакції. Після плазмохімічного реактора повітря піддається фінішному тонкому очищенню в каталітичному реакторі. Синтезований в газовому розряді плазмохімічного реактора озон потрапляє на каталізатор, де відразу розпадається на активний атомарний і молекулярний кисень. Залишки забруднюючих речовин (активні радикали, збуджені атоми і молекули), не знищені в плазмохімічному реакторі, руйнуються на каталізаторі завдяки глибокому окисненню киснем.
Перевагою цього методу є використання каталітичних реакцій при температурах, нижчих (40-100 °C), ніж при термокаталітичному методі, що призводить до збільшення терміну служби каталізаторів, а також до менших енерговитрат (при концентраціях шкідливих речовин до 0,5 г/м3).
Недоліками даного методу є:
· велика залежність від концентрації порошку, необхідність попереднього очищення до концентрації 3-5 мг/м,
· при великих концентраціях шкідливих речовин(понад 1 г/м3) вартість устаткування і експлуатаційні витрати перевищують відповідні витрати порівняно з термокаталітичним методом.
Зараз широко вивчається і розвивається фотокаталітичний метод окислення органічних сполук. В основному при цьому використовуються каталізатори на основі TiO2, які опромінюються ультрафіолетом. Відомі побутові очищувачі повітря японської фірми "Daikin", що використовують цей метод. Недоліком методу є засмічення каталізатора продуктами реакції. Для вирішення цього завдання використовують введення в суміш, що очищається, озону, проте дана технологія застосовується для обмеженого складу органічних сполук і при невеликих концентраціях.
4. АПАРАТИ ДЛЯ ЗНЕШКОДЖЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ГАЗОВИХ ВИКИДІВ
Для очищення промислових газових викидів від шкідливих газоподібних компонентів можна використовувати різні процеси: абсорбцію, адсорбцію, хімічне перетворення шкідливих газоподібних компонентів на нешкідливі сполуки.
Абсорбція є процесом поглинання пари або газів рідким поглиначем. Абсорбція відноситься до масообмінних процесів. В даному випадку маса передається від газу до рідкого поглинача. При очищенні промислових викидів підбирають поглинач, що абсорбує небажані в газах один або декілька компонентів.
Адсорбція - процес поглинання газу поверхнею твердої пористої речовини. Цей процес також відноситься до масообмінних. Підбором адсорбенту, що поглинає шкідливі газоподібні компоненти, можна досягти високого ступеня очищення газів.
Хімічне перетворення шкідливих газоподібних компонентів на нешкідливе з'єднання проводиться або відновленням, або (частіше) окисленням, причому як окислювач зрештою переважно застосовується кисень повітря, іноді хлор й інші речовини. [9]
4.1 Апарати для абсорбції газових викидів
Для поглинання газоподібних домішок слугують, як правило, водні розчини хімікатів, використовуваних в циклі виробництва, в деяких випадках - чиста вода, а іноді інші поглиначі.
Вибір поглинача у кожному конкретному випадку визначається властивостями по відношенню до компоненту, що абсорбується, і в основному - умовами рівноваги компоненту над поглиначем. Остаточно поглинач вибирають після рішення питання рекуперації уловленого компоненту і регенерації поглинача.
1. Поверхнева (плівкова) абсорбція. Поверхнею розділу фаз є або дзеркало рідини, або поверхня поточної плівки рідини. Ця плівка утворюється на різного роду насадках (трубках, пластинах, кільцях, сідлоподібних тілах, на механічно рухомих лопатях та ін.).
2. Барботажна абсорбція. Поверхня розділу фаз утворюється під час руху газу крізь рідину. Газ вдувається в шар рідини за допомогою різних пристроїв, з яких найбільш простий, - трубка з відкритим кінцем, занурена в рідину. Промислові барботажні абсорбери забезпечені перфорованими трубами для подачі газу, перфорованими днищами (тарілками), під які подається газ.
3. Краплинна абсорбція. Поверхня розділу фаз утворюється розпилюванням рідини в рухомому газі на дрібні краплі (різного роду розпилювачами, або розбризкуванням з шару рідини механічними пристосуваннями).
Кожному виду абсорбції відповідають певні апарати, які у свою чергу діляться по конструкції або типу дії. Проте існує маса прикладів, коли один і той же апарат залежно від режиму може бути віднесений до різних видів систем абсорбції. Найбільш наочним прикладом може служити абсорбер насадки, який залежно від режиму може працювати і як плівковий і як барботажний. [10]
4.1.1 Поверхневі (плівкові) абсорбери
До цього класу відносяться абсорбери поверхневі, плівкові і насадки.
Прикладом колосального поверхневого абсорбера можуть служити водні басейни, що поглинають газові компоненти повітря. Поверхнею масообміну в поверхневих абсорберах слугує дзеркало рідини. Інтенсивність масопередачі при поверхневій абсорбції мала, тому в даний час апарати, засновані на поверхневій абсорбції, застосовуються рідко.
Плівкова абсорбція протікає в тонкій плівці рідини, рухомої по твердій інертній поверхні. Найчастіше перебіг рідини відбувається під дією сили тяжіння і плівка утворюється на вертикальних поверхнях.
Відомо три типи плівкових абсорберів: трубчасті (рідина у вигляді плівки стікає по внутрішній поверхні труб); з листовою плоскопаралельною насадкою і з висхідним рухом плівки.
Трубчасті плівкові абсорбери є вертикальними кожухотрубчастими теплообмінниками (Рис. 4.1, а).
а - трубчастий; б - з листовою насадкою;
в - одноступінчаті з висхідним рухом плівки
Рисунок 4.1 - Плівкові абсорбери
По внутрішній поверхні труб зверху стікає поглинач, газ рухається від низу до верху. У міжтрубний простір подається охолоджуючий або нагрітий агент для підтримки необхідної температури при абсорбції.
Необхідна умова нормальної роботи трубчастих абсорберів - рівномірний розподіл рідини по трубах, для чого необхідна ретельна установка апарату по вертикалі. Для подачі рідини на внутрішню поверхню труб використовують спеціальні пристосування.
Абсорбери з листовою насадкою (Рис. 4.1, б) представляють колону, в якій вертикально закріплена листова насадка із сталі, асбоцементних плит, дерева, пластмас, тканини. Листи можуть бути суцільними гладкими, перфорованими, гофрованими впоперек і вздовж. Необхідна умова нормальної роботи абсорберів цього типу - ретельна установка пластин і рівномірний розподіл рідини.
Абсорбери трубчасті і з листовою насадкою можуть працювати як при прямотоку, так і при протитечії. Швидкість газів у вільному перетині підтримується в межах 2-3 м/с. Рідина стікає по насадці під дією сили тяжіння.
Абсорбери з висхідним рухом плівки так само, як і трубчасті, виконується у вигляді кожухотрубчастих теплообмінників і складаються з пучка труб, закріплених в трубних дисках (Рис. 4.1, в).