M04025
.pdf151
-очищення викидів від пилу та аерозолів шкідливих речовин;
—очищення викидів від газоподібних шкідливих
речовин;
—зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння транспортних засобів та стаціонарних установок;
—зниження забруднення атмосфери при транспортуванні, навантаженні і вивантаженні сипких вантажів.
Для очищення викидів від шкідливих речовин використовуються механічні, фізичні, хімічні, фізико-хімічні та комбіновані методи
Механічні методи базуються на використанні сил ваги (гравітації), сил інерції, відцентрових сил, принципів сепарації, дифузії, захоплювання тощо.
Фізичні методи базуються на використанні електричних та електростатичних полів, охолодження, конденсації, кристалізації, поглинання.
У хімічних методах використовуються реакції окислення, нейтралізації, відновлення, каталізація, термоокислення.
Фізико-хімічні методи базуються на принципах сорбції (абсорбції, адсорбції, хемосорбції), коагуляції та флотації.
Гравітаційні пилоочисні камери працюють за принципом зниження швидкості руху газів до рівня, коли пил та частинки рідини осідають під впливом сил ваги.
Інерційні сепаратори працюють на принципі різкої зміни напрямку потоку газів. У місцях зміни напрямку відбувається осідання твердих частинок забруднюючих речовин. Сепаратори дозволяють осаджувати частинки діаметром 25—30 мкм. Інерційні газоочисники мають продуктивність від 45 до 582 м3/год. До цього типу можна віднести і жалюзійні пиловловлювачі, котрі мають гідравлічний опір 100-400 Па, допускають температуру газу, що очищається, до 450 °С, швидкість на підході до решітки — 15—25 м/с.
Циклонні сепаратори працюють за принципом використання відцентрового ефекту. Відокремлення твердих частинок в них відбувається під дією відцентрових сил.
Апарати мокрого очищення газів від пилу працюють за принципом промивання газів. Ці види очисних пристроїв
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
152
застосовуються на дільницях фарбування виробів, нанесення полімерних покриттів, в замкнених системах повітрокористування. Такі пристрої дозволяють очищати гази від дрібних механічних забруднень. Існує велика кількість апаратів мокрого очищення газів. Застосовуються і прості водяні завіси, через котрі пропускаються забруднені потоки повітря.
За принципом роботи апарати мокрого очищення газів поділяються на порожнинні і насадкові; барботажні та пінні; ударноінерційні; відцентрові; динамічні та турбулентні промивачі.
Порожнинні та насадкові апарати-скрубери працюють за принципом пропускання газів через потік розпиленої розбризканої або стікаючої по насадках води. Швидкість потоку газів не перевищує 1— 1,2 м/с, гідравлічний опір апаратів не перевищує 250 Па. Витрата води складає до 10 м3 на 1 м апарата. Найбільш повно скрубери видаляють частки розміром більше 10 мкм. Недоліком скруберів є часте забивання отворів розпилювачів.
При роботі барботажних та пінних апаратів забруднені гази проходять через шар рідини або піни. Апарати мають великий гідравлічний опір (до 2000 Па). Вони дозволяють вловлювати частки розміром до 2 мкм. Продуктивність апаратів конструкції ЛТІ - від 2 до 45 тис. м3/год, швидкість проходження газів - до 2 м/с, ступінь очищення - до 99 %
Апарати ударно-інерційного типу працюють за принципом інерційного осаджування механічних забруднень під час зміни напрямку газового потоку над поверхнею рідини. Найбільшого застосування набули статичні пиловловлювачі типу ПВМ, ротоклони та скрубери ударної дії. Продуктивність ударно-інерційних апаратів - 2500-90 000 м3/год. Швидкість потоку газу - до 56 м/с, ступінь очищення - до 98 %. Витрата води - 0,8-4 м3/год на 1000 м3 газу.
Відцентрові апарати мокрого очищення газів працюють за принципом завихрення газів спеціальними лопатками або за рахунок тангенціального підведення газу з одночасним зрошенням з форсунок. Їх використовують для очищення димових газів з великим вмістом сірчаних газів, забезпечуючи ступінь очищення до 90 %. Використовуються також динамічні та турбулентні промивачі.
При роботі електростатичних установок очищувані гази пропускають через електростатичне поле високої напруги (до 50 кВ), створюване спеціальними електродами. При проходженні через
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
153
електричне поле частинки набувають негативного заряду і притягуються до електродів, котрі з'єднані із землею, тому мають позитивний заряд відносно частинок. Для очищення електродів передбачена спеціальна механічна система. Електростатичний метод очищення газів дозволяє вловлювати частинки розміром до 0,1 мкм. Початкові видатки на створення електростатичних фільтрів вищі, ніж для апаратів інших типів, однак експлуатаційні видатки нижчі. Споживання енергії цими пристроями складає 0,3-0,6 кВт на 10 000 м3 газу.
Упористих фільтрах забруднені гази пропускають через тканину, сукно, повсть, синтетичні матеріали (нітрон, лавсан, хлорин), металеві сітки, гравій тощо. Ці фільтри забезпечують високу якість очищення. Основний їхній недолік - зниження тиску газу після фільтрації, висока вартість експлуатації, часта заміна фільтрувальних елементів.
Найбільш поширеними апаратами для очищення газів від механічних частинок с рукавні фільтри, основним елементом котрих с рукавоподібний мішок, натягнений на трубчасту раму. При проходженні газів через мішок пилові частинки залишаються на тканині. Видалення пилу з мішків здійснюється механічним витрушуванням, продуванням його в зворотному напрямку, очищенням струменями повітря, використанням низькочастотних акустичних генераторів для відокремлення твердих частинок від мішка.
Використовуються також зернисті фільтри, в тому числі з металокераміки, а також тканинні рулонні фільтри, котрі забезпечують високу якість очищення. Однак їхнім недоліком е невисока пилоємність та швидке засмічування.
Утехнологічних вентиляційних та енергетичних викидах на підприємствах найбільш часто зустрічаються діоксид сірки, оксиди азоту, оксиди та діоксиди вуглецю, мінеральні речовини від виробництва будівельних матеріалів, сполуки металів, феноли, синтетичні матеріали, лакофарбові матеріали тощо.
' Методи очищення викидів від газоподібних речовин за характером фізико-хімічних процесів з очищуваними середовищами поділяються таким чином:
—промивання викидів розчинниками, що не сполучаються із забруднювачами (метод абсорбції);
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
154
—промивання викидів розчинами, що вступають в хімічне з'єднання з забруднювачами (метод хемосорбції);
—поглинання газоподібних забруднювачів твердими активними речовинами (метод адсорбції);
—поглинання та використання каталізаторів;
—термічна обробка викидів;
—осаджування в електричних та магнітних полях;
—виморожування.
Метод абсорбції базується на розділенні газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання шкідливих компонентів абсорбентом. В якості абсорбентів вибирають рідини, здатні поглинати шкідливі домішки. Для видалення з викидів амоніаку, хлористого та фтористого водню використовується вода. Один кілограм води здатен розчинити сотні грамів хлористого водню та амоніаку. Сірчисті гази у воді розчиняються погано, тому витрата води у цьому випадку дуже велика. Для видалення з викидів ароматичних вуглеводнів, водяної пари та інших речовин застосовується сірчана кислота. Для здійснення процесу очищення газових викидів методом абсорбції застосовуються плівкові, форсункові, трубчасті апарати – абсорбери.
Метод хемосорбції базується на поглинанні газів та пари рідкими і твердими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Цей метод використовується при очищенні викидів через вентиляції гальванічних дільниць. При цьому розчинником для очищення викидів від хлористого водню с 3 %-й розчин їдкого натру. Цей метод використовується також для очищення викидів від окисів азоту.
Метод адсорбції базується на селективному вилученні з газових сумішей шкідливих домішок за допомогою твердих адсорбентів. Найбільш широко як адсорбент застосовується активоване вугілля, іонообмінні смоли тощо.
Каталітичний метод базується на перетворенні токсичних компонентів викидів у менш токсичні або нешкідливі за рахунок використання каталізаторів
В якості каталізаторів використовують платину, метали платинового ряду; окиси міді, двоокис марганцю, п'ятиокис ванадію тощо.
Термічний метод базується на допалюванні та термічній нейтралізації шкідливих речовин у викидах.
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
155
Цей метод використовується тоді, коли шкідливі домішки у викидах піддаються спаленню. Термічний метод ефективний у випадку очищення викидів від лакофарбових та просочувальних дільниць. Системи термічного та вогневого знешкодження забезпечують ефективність очищення до 99%.
У викидах двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) міститься понад 100 шкідливих сполук, котрі умовно можна поділити на шість груп:
—діоксид вуглецю, водяна пара, водень, кисень;
—оксид вуглецю;
—окиси азоту; окис азоту сірки (IV);
—вуглеводні;
—альдегіди;
—сажа.
При використанні в ДВЗ етилованих бензинів з вихлопними газами в атмосферу викидаються сполуки свинцю.
При згорянні 1 тонни бензину в атмосферу викидається, кг: оксидів вуглецю — 39,5; вуглеводнів — 34; окисів азоту — 20; діоксиду сірки — 1,55;
альдегідів — 0,93. При згорянні І тонни дизельного пального в атмосферу викидається, кг: оксиду вуглецю — 21; вуглеводнів — 20, окисів азоту — 34; альдегідів — 6,8; сажі — 2.
Масовий склад викидів значною мірою залежить від режимів експлуатації та справності систем ДВЗ і своєчасності проведення регулювань.
Задача. Під час згоряння 1 л етилованого бензину в атмосферу викидається 1 г свинцю. Який об’єм повітря буде забруднено, якщо автомобіль проїхав 200 км? Витрати бензину на 1 км дороги 0,1 л. ГДК свинцю 0,0007 мг/м3.
Розв’язок.
1). Визначаємо масу бензину, котра буде витрачена автомобілем на проїзд 200 км;
M=0,1 л/км×200 км.
2). Визначаємо масу свинцю, що викинув автомобіль з вихлопними газами:
MPb=m бензину×q, г,
Де q – викид свинцю під час згоряння 1 л бензну;
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
156
3). Визначаємо, який об’єм повітря забруднено: Vповітря=Mсвинцю/ГДКPb=м³.
Очищення газів від окремих газоподібних забруднюючих речовин.
1.Діоксиген сульфур.
Діоксиген сульфур погано розчиняється у воді і тому, щоб його поглинати, використовують лужні розчини, або тверді луги. Сьогодні існує багато хемосорбційних методів, однак на практиці знайшли застосування лише деякі з них. Це пов’язане з тим, що об’єми газів великі, а концентрація з низ SO2 мала, гази мають високу температуру та значний вміст пилу.
А). уловлювання водою (використовується морська вода). Схема розроблена у Норвегії, спирається на слабко лужну реакцію морської води. Процес дуже енергоємний.
SO2+H2O↔H-+HSO-3
Б). вапнякові та вапняні методи.
Позитивним є те, що можна очищувати гази без попереднього охолодження та вилучення пилу. Застосовують вапняки або доломіти, мергелі, крейду.
Процес з використанням вапна та вапняка:
SO2+H2O↔H2SO3
CO2+H2O→H2CO3 CaCO3+H2SO3↔CaSO4+CO2↑
CaCO3+ H2CO3↔Ca(HCO3)2
CaCO3+ H2SO3↔Ca(HSO3)2
Ca (HSO3)2+2CaCO3↔Ca (HCO3)2+2CaSO3
Ca(HCO3)2+2H2SO3→Ca (HSO3)2+2H2CO3 Ca (HSO3)2+O2↔Ca (HSO4)2 2CaSO3+O2↔2CaSO4
Ca(HSO4)2+2CaSO3↔Ca(HSO3)2+2CaSO4
Ca(HSO4)2+2CaSO3↔ Ca(HSO3)2+2CaSO3
Ca(HSO4)2+Ca(HSO3)2↔2CaSO4+2H2SO3
CaSO3+0.5H2O↔CaSO3·0.5H2O
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
157
CaSO4+2H2O↔CaSO4·2H2O
Перебіг тих чи інших реакцій залежить від складу та pH суспензії.
Очистка газів від оксидів азоту. 1). Адсорбція водою: 3NO2+H2O→2HNO3+NO+Q
2). Перекисом водню:
NO+H2O2→NO2+H2O 3NO2+H2O→2HNO3+NO
(витрати H2O2 - 6 кг на 1 т утворюваної кислоти на 1 добу).
N2O3+H2O2→N2O4+H2O
N2O4+H2O→HNO3+HNO2
3). Абсорбція лугами: 2NO2+Na2CO3→2NaNO3+CO2+Q N2O3+2NaOH→2NaNO2+H2O
N2O3+Na2CO3→NaNO2+CO2 N2O3+2NaHCO3→NaNO2+CO2+H2O
N2O3+K2CO3→2KNO2+CO2 N2O3+KHCO3→KNO2+CO2+H2O
Mg(OH)2+N2O3→Mg(NO2)2+H2O Ba(OH)2+N2O3→Ba(NO2)2+H2O BaCO3+N2O3→Ba(NO2)2+CO2 MgCO3+N2O3→Mg(NO2)2+CO2 2 NH4OH+N2O3→2NH4NO2+H2O
Один з перспективних і дешевих нерекупераційних методів очистки газів від SO2 є використання лужних стічних вод підприємств. Здійснюється високий ступінь очистки та заразом нейтралізуються лужні стоки.
2. Цинковий метод Абсорбент – суспензія оксиду цинку
ZnO+SO2+2,5H2O↔ZnSO3·2,5H2O 2SO2+ZnO+H2O↔Zn(HSO3)2
Zn(HSO3)2 не розчинний у воді, його сушать, обпалюють при
350ºС.
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
158
Він розкладається: Zn(HSO3)2+2,5H2O→ZnO+SO2+2,5H2O
Недоліком методу є утворення ZnSO4, котрий економічно недоцільно регенерувати, а необхідно безперервно виводити з системи і додавати еквівалентну кількість оксиду цинку.
3.Абсорбція на основі натрію:
Тут можливі варіанти: Na2CO3+SO2↔Na2SO3+CO2
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3 SO2+NaHSO3+Na2SO3+H2O→3NaHSO3 NaHSO4+Zn→NaOH+ZnSO3 ZnSO3→обпал ZnO+SO2
4. Подвійний лужний метод: CaO+H2O→Ca(OH)2
Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3 може утворюватися ще й
CaSO4, але дуже повільно.
5.Амоніачний метод:
2NH4OH+H2SO3↔(NH4)2SO3+2H2O (NH4)2SO3+H2SO3→2NH4·HSO3
Сірководень, сірковуглець, меркаптани: K3PO4+H2S↔KHS+K2HPO4 2Na2CO3+As2O3+H2O↔2NaHAs2O3+2CO2
2Na2HAs2O3+5H2S↔Na4As2S5+6H2O Na4As2S5+O2↔Na4As2S5O2 Na4As2S3O2+H2S↔Na4As2S5O+H2O 2Na4As2S6O+O2↔2Na4As2S5O2+2S
Залізо – содовий метод (10% -ний розчин Na2CO3 та 18%- ний розчин FeSO4)
FeSO4+Na2CO3+H2O↔Fe(OH)2+Na2SO4+CO2 Окислення: 4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3 H2S+Na2CO3→NaHS+NaHCO3 3NaHS+2Fe(OH)2→2FeS+3NaOH+3S+3H2O 3NaHS+2Fe(OH)3→Fe2S3+3NaOH+3H2O
4.8. Збитки від забруднення атмосфери.
Збитки розраховуються за формулою:
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
159
Уатм=1 (СНі·К1·К2·Мл) + (Ні·К1·К2·Мсл)·Кп
Ні – норматив платні за 1 т кожного і-ого забруднювача у гривнях;
К1 – коефіцієнт, що враховує розташування джерела викиду. К2 – коефіцієнт, що враховує вишину викиду;
Мл – сумарна маса викинутого забруднювача у тонах за рік у встановленому ліміті;
Мсл – сумарна маса викинутого забруднювача, в тонах за рік понад встановлений ліміт.
Кп – коефіцієнт кратності платні за понадлімітні викиди.
Заходи боротьби із забрудненням атмосфери.Найбільш дієвими є економічні заходи. Особливо поширені у Франції, Швеції, Швейцарії, Австрії – сувора система штрафів. Наприклад, у Швейцарії екологічні організації попереджують власників об’єкту, що створює забруднення: «Ваша фабрика забруднює повітря вище встановленої норми. Якщо Ви не встановите фільтри і не ліквідуєте забруднення, наша екологічна організація розпочне у пресі кампанію проти вашої продукції, в результаті чого Ваші збитки перевищать ті витрати, які Вам необхідно зробити, для установки системи очистки». Такі заходи надзвичайно дієві.
4.9 Санітарні вимоги до стану атмосфери.
Екологічне нормування – це комплекс заходів для встановлення граничних меж, в яких можуть коливатися параметри показників, що характеризують стан природного середовища.
Екологічному нормуванню підлягають всі небезпечні речовини. До них належать речовини, що надходять до навколишнього середовища, як продукти та супутні утворення людської діяльності і створюють пряму чи опосередковану загрозу суспільству, або довкіллю загалом, знешкодження яких у поточний момент можна здійснити завдяки значним техніко – економічним і організаційним витратам.
Якість атмосферного повітря – це сукупність властивостей повітря, яка визначає ступінь впливу фізичних, хімічних і біологічних
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
160
чинників на людей, рослинний і тваринний світ, а також на матеріали конструкцій і довкілля взагалі.
Оцінку якості (рівень забруднень) проводять використовуючи гранично - допусимі концентрації.
За умов прямої дії людина відчуває загальне погіршення стану, який має різні симптоми. Опосередковано впливають не на організми безпосередньо, а впливають на погіршення умов життя.
Основним критерієм встановлення нормативів ГДК для якості атмосферного повітря використовують ГДК максимально разову та ГДК середньодобову.
Максимально разова гранично допустима концентрація (ГДК м.р.) – основна характеристика небезпечності шкідливої речовини, яка встановлюється для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, світлової чутливості, біоелектричної активності головного мозку) при короткотривалому впливі атмосферних домішок.
Максимально разові ГДК застосовують, оцінюючи умови праці у забруднених приміщеннях.
Середньодобова гранично допустима концентрація (ГДК с.д.) – характеристика небезпечності шкідливої речовини, встановлена для попередження загально токсичного, канцерогенного, мутагенного та інших впливів речовин на організм людини.
Речовини, які оцінюються за цим показником, здатні тимчасово або постійно накопичуватися в організмі людини.
ГДК м.р. – встановлюють для промислових підприємств, а ГДК с.д. – для зон житлової забудови.
На основі ГДК інженерні служби розраховують розміри гранично допустимих викидів (ГДВ) речовин атмосфери. Звичайно у різних країнах використовують два показники: ГДК та ГДЕН (гранично допустиме екологічне навантаження на природні об’єкти).
Фонова концентрація – статистично вірогідна максимальна концентрація (Сф, мг/м³), яка характеризує забруднення атмосфери.
4.10. Вплив забрудненої атмосфери на здоров’я людей.
Потенційну небезпеку шкідливої дії речовин на людину, тварин та екосистеми, вивчає наука токсикологія. Дію шкідливих речовин в умовах підприємства обмежують гранично допустимими
PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com