Презентация лекции 5 прикладная экология(4)

1. КУРС Прикладной экологии

LOGO
КУРС ПРИКЛАДНОЙ
ЭКОЛОГИИ
Лекция 5
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

2. Состав приземного слоя атмосферы

Постоянные газы: азот (около 78% по объему), кислород
(около 21%), инертные газы (около 1%).
Переменные газы: водяной пар (до 3%), углекислый газ
(0,02 – 0,04%), озон ( 10-6 %).
В приземном слое атмосферы могут находиться
следовые количества водорода, метана, аммиака, СО,
оксидов азота, оксидов серы, сероводорода.
2

3.

3

4. Компоненты выбросов

Пыль – полидисперсная система. В зависимости
от размеров, частицы пыли по-разному ведут себя в
атмосфере.
Частицы диаметра более 75 мкм быстро
осаждаются вблизи источника выбросов.
Частицы
диаметра 5-75 мкм медленно осаждаются, могут
переноситься воздушными массами на относительно
большие расстояния от источника выбросов.
Частицы диаметра менее 5 мкм переносятся с
воздушными массами на большие расстояния от
источника выбросов, долгое время могут оставаться в
атмосфере.
4

5. Компоненты выбросов

Туманом называют аэрозоли с жидкими частицами,
взвешенными в атмосферном воздухе. Туманы могут
образоваться при конденсации паров жидкостей или
при распылении жидкостей, например, при помощи
форсунок.
Смесь дыма, тумана, паров воды и газообразных
загрязняющих веществ в атмосфере принято
обозначать термином «смог».
5

6. Компоненты выбросов

К
газообразным
загрязняющим
веществам относят вещества, которые
при температурах и давлениях, обычных
для
приземного
слоя
атмосферы,
находятся в газообразном состоянии.
Основными
газообразными
загрязнениями являются оксиды серы,
сероводород, оксиды, оксиды углерода,
аммиак.
6

7. Перечень используемых методов

Для очистки выбросов от вредных веществ используют механические ,
физические, химические, физико-химические и комбинированные методы.
Механические основаны на применении сил тяжести (гравитации), сил
инерции, центробежных сил, принципов сепарации, диффузии и др.
Физические базируются на использовании электрических и
электростатических полей, охлаждения, конденсации, кристаллизации,
поглощения.
В химических методах употребляют реакции окисления,
нейтрализации, восстановления, катализации, термоокисления.
Физико-химические методы базируются на принципах сорбции
(адсорбция, абсорбция, хемосорбция), коагуляции и флотации.
Пылеулавливающее оборудование в соответствии с принципиальными
особенностями процесса отделения твердых частиц от газовой фазы
делится на:
оборудование для улавливания пыли сухим способом (циклоны,
пылеосадительные камеры, вихревые циклоны, жалюзийные и
ротационные пылеуловители, фильтры, электрофильтры).
оборудование для улавливания пыли мокрым способом (скрубберы
пенные аппараты и др.).

8. Выбор метода очистки

- исходная концентрация вредных (загрязняющих)
компонентов и требуемая степень очистки отходящих
газов;
- объемы очищаемых газов и их температура;
- наличие сопутствующих газообразных примесей и
пыли;
- потребность во вспомогательных материалах;
- размеры площадей для сооружения газоочистной
установки;
- простота эксплуатации и технического обслуживания;
- климатические и природные ограничения и т.п.

9. Пылеосадительные камеры

Эти камеры применяют для осаждения крупной и тяжелой пыли с
размером частиц более 100 мкм. Скорость пылевого 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.

10. Фильтрование

Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на
пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.
Принципиальная схема процесса фильтрования в пористой перегородке
показана на рис. Фильтр представляет собой корпус 1, разделенный
пористой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полости. В фильтр
поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении
фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части пористой
перегородки и задерживаются в порах, образуя на поверхности
перегородки слой 3, и таким образом становятся для вновь поступающих
частиц частью фильтровой перегородки.

11. Циклон

11

12.

12

13. Абсорбционные методы

основаны на различиях в растворимости веществ в определенных
растворителях. При контакте загрязненного газового потока с
жидким
растворителем
пары
определенных
загрязнений
поглощаются растворителем – абсорбентом с образованием
раствора. Наиболее дешевым и доступным в промышленных
условиях растворителем является вода. Процесс поглощения таких
загрязнений растворителем (водой) проводится одним из
следующих способов. Загрязненный газовый поток:
а) пропускается через насадочную колонну, орошаемую
растворителем (водой);
б) контактирует с каплями жидкости, распыляемой форсунками;
в) барботируется через слой жидкости.
Чистый растворитель вводится в верхнюю часть аппаратов
абсорбционной очистки, а из нижней части аппаратов отбирают
отработанный раствор. Очищенный газ из верхней части аппаратов
выводится в атмосферу.
13

14. Хемосорбционные методы

основаны на химическом взаимодействии газообразных или
парообразных загрязнений с твердыми или жидкими
поглотителями
с
образованием
малолетучих
или
малорастворимых химических соединений. Используемые в
методе реакции, как правило, обратимы. Потому при
определенных условиях возможно смещение равновесия в
сторону обратной реакции, т.е. десорбция поглощаемого
вещества,
регенерация
хемосорбента.
Аппараты
хемосорбционной очистки похожи на аппараты абсорбционной
очистки. Общим недостатком этих аппаратов является
образование большого количества отходов.
14

15. Промывная башня .

Промывная башня
Она представляет собой колонну,
.
заполненную кольцами Рашига или
каким-либо другим инертным
материалом. Промывную воду и
запыленный газовый поток подаются
в колонну противотоком. По мере
продвижения газового потока снизу
вверх колонны пыль захватывается
водной поверхностью, вода
загрязняется твердыми частицами,
растворимыми веществами и в виде
шлама выводится из нижней части
колонны
15

16. Форсуночный скруббер

В форсуночных скрубберах запыленный
газовый поток подается через патрубок в
нижней части скруббера и направляется на
зеркало воды, где отделяются наиболее
крупные частицы пыли. Далее газовый
поток, содержащий мелкодисперсную пыль,
распределяется по всему сечению аппарата,
поднимается вверх навстречу потоку капель
воды, подаваемых через форсуночные пояса
По мере продвижения газового потока снизу
вверх аппарата пыль захватывается каплями
воды, опускается в нижнюю часть аппарата
16

17. Барботажно-пенный пылеуловитель

Жидкость, взаимодействующая с газом,
приводится в состояние подвижной пены,
что обеспечивает большую поверхность
контакта фаз. Барботажный пылеуловитель
выполняется в виде цилиндрического или
прямоугольного
корпуса,
в
котором
находится
перфорированная
тарелка.
Промывная жидкость подаётся на тарелку
через боковой штуцер, а в нижнюю часть
аппарата подаётся запылённый газ, который
проходит через отверстия в тарелке и
барботирует через жидкость, превращая её
в слой подвижной пены. В слое пены пыль
поглощается жидкостью, часть которой
удаляется из аппарата через переливной
порог, а другая часть сливается через
отверстия в тарелке, промывая их и
улавливая в подтарелочном пространстве
крупные частицы пыли. Образующаяся
суспензия выводится через штуцер в
коническом днище аппарата.
1 – корпус, 2 – перфорированная
тарелка, 3 – переливной порог,
4 – барботажный слой
17

18. Адсорбционные методы

основаны на явлении избирательной адсорбции (поглощения и
концентрирования) загрязнений на поверхности твердых тел. В
адсорбционных методах очистки используются сорбенты,
имеющие пористую структуру и, как следствие, большую
удельную поверхность. Например, удельная поверхность
единицы
массы
активированного
угля
достигает
106 м2/кг. Такие сорбенты применяют для очистки газов от паров
органических растворителей, удаления неприятных запахов и
др. Основными промышленными сорбентами являются
активированный
уголь,
активированный
глинозем,
силикагель, синтетические цеолиты.
18

19. Термическая нейтрализация

основана на окислении загрязнений кислородом воздуха при
высоких температурах до менее токсичных соединений. Метод
применим для очистки газовых выбросов, содержащих пары
органических соединений, но не содержащих таких загрязнений,
как галогены, сера, фосфор и их соединения. Ограничение
обусловлено тем, что при горении указанных соединений
образуются, как правило, продукты, превышающие по
токсичности исходные загрязнения.
Процесс очистки может проводиться: прямым сжиганием
загрязнений в пламени с температурой 600 – 800оС в
присутствии катализаторов или без них, окислением при
температурах 250 – 450оС.
19

20. Термическая нейтрализация

Термическое окисление при более низких температурах
проводят в тех случаях, когда концентрация горючих примесей
мала и они не обеспечивают требуемой высокой температуры
газового потока, или в газовой смеси недостаточно кислорода
для горения.
Каталитическое окисление проводят для того, чтобы получить
менее токсичные продукты горения за счет образования
определенных промежуточных соединений веществ газовой
смеси с катализатором. В очищаемый газ при необходимости
могут вводиться дополнительные вещества, участвующие в
каталитической реакции с веществами-загрязнениями с
образованием менее токсичных промежуточных продуктов. В
промышленности в качестве катализаторов чаще применяются
химически инертные металлы: платина, палладий. Процесс
проводится в каталитических и термокаталитических реакторах.
20

21. Биохимические методы

Это, по существу, также каталитические методы, но
отличающиеся тем, что катализаторы процессов превращения
загрязняющих веществ в менее токсичные «поставляются»
живыми микроорганизмами. Следовательно, для успешной
реализации этих методов необходимо обеспечить такие
условия,
при
которых
возможна
жизнедеятельность
микроорганизмов. Процесс может проводиться в биофильтрах и
биоскрубберах. Принципиальное отличие биофильтров от
аналогичного типа аппаратов других методов газоочистки
заключается в том, что фильтрующим элементом является
почва, торф или другой материал. Основное отличие
биоскрубберов состоит в том, что поток газа контактирует не с
каплями жидкости, а с каплями суспензии активного ила.
Биохимический метод пока широкого применения не находит изза сложности обеспечения стабильной жизнедеятельности
сообщества микроорганизмов.
21

22. Методы очистки промышленных выбросов от газообразных ЗВ

Методы очистки
Тип процесса
Аппараты
Абсорбционные
поглощение
загрязнений а) насадочные башни;
растворителем
(водой)
с б) скрубберы;
образованием раствора
в)
барботажно-пенные
аппараты и др.
Хемосорбционные
химическое
взаимодействие
загрязнений
с
жидкими
сорбентами (поглотителями) с
образованием малолетучих или
малорастворимых химических
соединений
Адсорбционные
адсорбция
загрязнений
на адсорберы
поверхности твердого вещества
насадочные башни;
скрубберы;
распылительные аппараты
и др.
22

23. Методы очистки промышленных выбросов от газообразных ЗВ

Методы
очистки
Тип процесса
Аппараты
Термические
окисление
загрязнений камеры сжигания и др.
кислородом воздуха при высоких
температурах
с
образованием
нетоксичных (менее токсичных)
соединений
Каталитические
каталитическая
химическая
реакция загрязнений с другими
загрязнениями или добавленными
веществами
с
образованием
нетоксичных (менее токсичных)
соединений
трансформация загрязнений под
воздействием
ферментов,
вырабатываемых
микроорганизмами
Биохимические
каталитические
термокаталитические
реакторы
и
биофильтры;
биоскрубберы
23