Для очистки выбросов от газообразных примесей (оксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, аммиак и др.) применяют методы абсорбции, хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического дожигания.
Метод абсорбции основан на поглощении одного или нескольких вредных веществ жидким поглотителем, называемым абсорбентом. При выборе абсорбента учитывается растворимость извлекаемого компонента и её зависимость от температуры и давления. В качестве растворителя применяют воду, кислые, щелочные и другие растворы. Например, для удаления из технологических выбросов аммиака, хлористого или фтористого водорода целесообразно применять воду, так как растворимость этих газов в воде составляет сотни граммов на 1 кг. Для удаления ароматических углеводородов из коксового газа применяются вязкие масла.
По конструкции абсорбционные аппараты близки к мокрым пылеуловителям.
Эффективность абсорбционного (мокрого) метода очистки газов, например, от хлористого водорода, может достигать 85-92% при использовании в качестве абсорбента 2-3% раствора едкой щёлочи, и 75% - при использовании воды.
Метод хемосорбции основан на поглощении газов и паров твёрдыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений.
Метод адсорбции основан на селективном поглощении вредных газов и паров твёрдыми сорбентами, имеющими развитую микропористую структуру.
В качестве адсорбента чаще всего применяют активированный уголь с помощью которого очищают газы от органических паров, летучих растворителей, дурно пахнущих веществ. Кроме того, в качестве адсорбента применяют силикагель, активированный глинозём, оксид алюминия, цеолиты. Часто адсорбенты пропитываются соответствующими реагентами, повышающими эффективность адсорбции, в этом случае происходит и хемосорбция.
Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в вещества менее вредные или безвредные за счёт химических реакций взаимодействия удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующим в очищаемом газе, или со специально добавляемым в смесь веществом на твёрдых катализаторах. В качестве катализатора обычно используются платина и металлы платинового ряда, оксиды меди и марганца, марганцевая руда и другое, выполненные в виде шариков, гранул, колец или проволоки, свитой в – спираль. В последние годы методы каталитического дожигания нашли применение и в автомобилестроении.
Термический метод основан на высокотемпературном сжигании вредных примесей, содержащихся в технологических вентиляционных и других выбросах. Для осуществления дожигания необходимо поддержание высоких температур очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода. Система огневого обезвреживания обеспечивает эффективность очистки, например, от оксида углерода, на 90-99%, если время пребывания газовой смеси в высокотемпературной зоне не менее 0,5 сек. и температура обезвреживаемых газов 600-750 °С.
Выбор очистных устройств состоит в определении способа очистки загрязнённого воздуха, количества ступеней очистки и типа пылегазоулавливающих аппаратов. Принимать к установке следует только такие устройства, которые в конкретных условиях сочетали бы в себе требующуюся эффективность очистки, надёжность и экономичность, например, возможность возврата уловленной пыли (продукта) в производство.
Принято считать, что при запылённости 5000 мг/м3 нетоксичной пылью достаточно одной ступени очистки, а при большей – нужна двух-трёхступенчатая очистка. Чем крупнее частицы пыли (золы) и больше их плотность, чем ниже температура газа, тем эффективнее при прочих равных условиях газ будет очищаться от пыли в аппаратах любого типа.
Совершенствование технологических процессов, применение высокоэффективных систем газоочистки позволяют в значительной степени уменьшить размеры промышленных выбросов в атмосферу. Однако полностью ловить пыле- и газообразные примеси в отходящих газах практически невозможно, часть вредных веществ всё равно выбрасывается в атмосферу. Для того, чтобы концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы не превышали ПДК, отходящие газы выбрасываются через высокие трубы с целью создания условий для эффективного рассеивания.
Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект и, к сожалению, большая вероятность выпадения кислотных осадков в отдаленных районах.
Рассеивание вредных веществ в атмосфере — это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные устройства не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
Важное место в системе мероприятий по охране атмосферного воздуха занимают планировочные мероприятия, позволяющие существенно снизить воздействие загрязнения ОС на человека. При проектировании и строительстве промышленных предприятий особое значение придаётся выбору площадки и взаимному расположению производственных и жилых массивов. Предприятие должно быть расположено на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. Площадка жилой застройки не должна быть выше предприятия. Предприятия должно располагаться за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов по отношению к господствующим ветрам. Цехи, выделяющие наибольшее количество вредных веществ, следует располагать на краю производственной площадки со стороны, противоположной жилому массиву. Взаимное расположение цехов должно быть таким, чтобы при направлении ветров в сторону жилых кварталов их выбросы не объединялись.
Предприятия, являющие источниками выделения в ОС вредных веществ, согласно «Санитарным нормам проектирования промышленных предприятий», следует отделять от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размеры этих зон до границы жилой застройки устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, характера технологического процесса, количества и вида выделяемых в ОС ЗВ. В соответствии с санитарной классификацией предприятий и производств, тепловых электрических станций, складских зданий и сооружений установлены следующие размеры санитарно-защитных зон: для предприятий 1 класса – 1000 м; 2 – 500 м; 3 – 300 м; 4 – 100 м; 5 класса – 50 м. Предприятия, не выделяющие в атмосферу вредных веществ, допускается размещать в пределах жилых районов.
Помимо рассмотренных выше мер по защите воздушного бассейна предусмотрена также охрана озонового слоя, которая подразумевает следующий комплекс мер:
· организацию наблюдений за изменением озонового слоя под воздействием хозяйственной деятельности и иных процессов;
· соблюдение нормативов предельно допустимых выбросов веществ, вредно воздействующих на состояние озонового слоя;
· регулирование производства и использование химических веществ, разрушающих озоновый слой.
Лекция 6 и 7